介电加热粘接膜、及使用了介电加热粘接膜的粘接方法与流程

文档序号:17930332发布日期:2019-06-15 00:47阅读:196来源:国知局
介电加热粘接膜、及使用了介电加热粘接膜的粘接方法与流程

本发明涉及介电加热粘接膜、及使用了介电加热粘接膜的粘接方法。

特别是,涉及可用于异种被粘物、通过介电加热处理(也称为高频介电加热处理)即使是较短时间也可得到强固的粘接力的介电加热粘接膜,以及使用了这样的介电加热粘接膜的粘接方法(也简称为接合方法)。



背景技术:

近年来,作为一般而言较为困难的多个被粘物的粘接方法,已提出了例如隔着在给定树脂中配合发热材料而成的粘接剂而实施介电加热处理、感应加热处理、超声波焊接处理、或激光焊接处理等粘接方法的方案。

这里,作为介电加热处理,已提出了通过在粘接剂中混合炭黑(cb)、碳化硅(sic)等并使其存在于多个被粘物之间,并实施频率28或40mhz的介电加热处理、或微波加热处理,从而使多个被粘物粘接的粘接方法(参见专利文献1及2)。

另外,作为其它的介电加热处理,已提出了在聚烯烃类树脂中混合强介电体和碳化合物、或导电物质等而制成介电损耗角正切(tanδ)为0.03以上的粘接剂,使其存在于多个被粘物之间,并通过频率40mhz的介电加热处理而使多个被粘物粘接的粘接方法(参见专利文献3及4)。

此外,提出了一种介电加热粘接性的粘接层组合物,其是在对待粘接的多个被粘物(母材)具有亲和性的粘接剂中填充介电加热介质而成的介电加热用粘接剂组合物,其中,在将相对介电常数设为ε’、将介电损耗角正切设为tanδ、将要粘接的母材的合计厚度设为d(mm)时,使系数c在78~85的范围,并满足c×{(tanδ)/ε’}1/2≥d(参见专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010-6908号公报(权利要求书等)

专利文献2:日本特开2008-156510号公报(权利要求书等)

专利文献3:日本特开2003-238745号公报(权利要求书等)

专利文献4:日本特开2003-193009号公报(权利要求书等)

专利文献5:日本特开2014-37489号公报(权利要求书等)



技术实现要素:

发明要解决的问题

然而,利用专利文献1或专利文献2中公开的介电加热处理时,已发现了下述问题:由于要在粘接剂中填充相当量的炭黑(cb)这样的导电性材料而构成粘接层组合物,因此在进行了介电加热处理时,容易发生绝缘击穿,产生粘接部、被粘物彼此间的碳化。

并且,所得粘接层组合物为完全不透明的黑色(可见光透过率:0%),难以将被粘物彼此在上下方向上对齐。

因此,已发现了难以在准确的位置实施介电加热处理、或将正确位置粘接这样的问题。

另外,利用专利文献3或专利文献4中公开的介电加热处理时,已发现了下述问题:由于要相对于各个粘接用树脂组合物添加相当量的金属、碳化化合物等导电物质,因此在进行了介电加热处理时,同样容易发生绝缘击穿。

并且,所得粘接用树脂组合物是完全不透明(可见光透过率:0%)的,难以将多个被粘物彼此在上下方向上对齐。

因此,已发现了难以在准确的位置实施介电加热处理这样的问题。

此外,利用专利文献5中公开的介电加热用粘接层组合物时,已发现了下述问题:由于待粘接的母材的合计厚度会对粘接性造成影响,因此可使用的被粘物的种类容易受到过度限制。

而且,为了获得充分的粘接强度,至少需要40~70秒钟的介电加热处理,在实际使用中存在处理时间长、经济方面不利这样的问题。

进一步而言,在专利文献1~5中公开的任意介电加热用粘接层组合物中,对于要着眼于各粘接剂成分的溶解度参数的值、并使用溶解度参数不同的多种热塑性树脂的技术方案,均不存在任何的记载或启示。

更不必说通过使用具有不同溶解度参数的多种热塑性树脂而达到即使是一个介电加热粘接膜也能够应用于种类宽泛的被粘物、并且即使是短时间的介电加热处理也可获得充分的粘接强度这样的效果,当然也是完全没有被意识到的。

于是,本发明人等针对现有的问题进行了深入研究,结果发现,通过使用具有不同溶解度参数的多种热塑性树脂作为粘接剂成分,即使是例如少于40秒钟的介电加热处理、并且对于种类宽泛的被粘物的粘接均可获得良好的粘接性,本发明的目的在于提供这样的给定的介电加热粘接膜、及使用了给定的介电加热粘接膜的粘接方法(也简称为粘接方法,以下相同)。

解决问题的方法

根据本发明,可提供一种介电加热粘接膜,其用于通过介电加热处理而将由相同材料或不同材料形成的一对被粘物粘接,其中,该介电加热粘接膜含有作为a1成分的具有给定的溶解度参数(δ1)的第1热塑性树脂、作为a2成分的具有大于上述第1热塑性树脂的溶解度参数(δ2)的第2热塑性树脂、以及作为b成分的介电填料,进而可解决上述的问题。

即,如果是至少包含a1成分、a2成分及b成分的介电加热粘接膜,则即使是例如少于40秒钟的介电加热处理、或是不同种的被粘物彼此间,也能够获得良好的粘接性。

并且,如果是这样的介电加热粘接膜,则可使对储能模量(e’)的控制变得容易,能够使作为介电加热粘接膜的给定的操作性、柔性提高。

因此,对于将这样的介电加热粘接膜卷成例如10m以上的长条卷、及进而向卷对卷方式的供给等,也会变得容易。

另外,构成本发明的介电加热粘接膜时,优选使a2成分的溶解度参数(δ2)与a1成分的溶解度参数(δ1)之差(δ2-δ1)为0.5(j/(cm3))1/2以上的值。

像这样地,通过包含具有溶解度参数之差的a1成分及a2成分作为粘接剂成分,对于极性不同的不同种的被粘物,也能够获得取得了平衡的粘接性。

另外,构成本发明的介电加热粘接膜时,优选使a1成分的溶解度参数(δ1)为12以上且低于19.5(j/(cm3))1/2范围内的值、并且使a2成分的溶解度参数(δ2)为19.5~31.5(j/(cm3))1/2范围内的值。

通过使用具有这样的溶解度参数(δ1及δ2)的粘接剂成分(第1热塑性树脂及第2热塑性树脂),能够改善a1成分与a2成分之间的混合性、使作为介电加热粘接膜的操作性、特性变得均一。

因此,通过分别包含具有给定溶解度参数的a1成分与a2成分,可使对储能模量(e’)的控制变得容易,从而使作为介电加热粘接膜的给定的操作性提高。

并且,即使通过较短时间的介电加热处理也能够获得进一步取得了平衡的良好的粘接性,并且不依赖于被粘物的种类。

需要说明的是,例如,a1成分为聚丙烯树脂时,其溶解度参数(δ1)通常为15.5~19.0(j/(cm3))1/2范围内的值,a2成分为聚酯树脂时,其溶解度参数(δ2)通常为19.5~24(j/(cm3))1/2范围内的值。

另外,构成本发明的介电加热粘接膜时,将a1成分及a2成分的合计量设为100质量份时,相对于该合计量,优选使b成分的配合量为5~800质量份范围内的值。

像这样地,如果是上述的相对于a1成分及a2成分的合计量的b成分的配合量比,则能够使作为介电加热粘接膜的给定的操作性提高,同时使得用于对各种被粘物表面获得良好的粘接性的介电加热处理时间缩短至短时间、例如缩短至低于40秒钟的值。

另外,构成本发明的介电加热粘接膜时,优选使a1成分与a2成分的质量份基准的配合比在5:95~95:5范围内。

像这样地,通过调整上述的a1成分及a2成分的配合比,a1成分与a2成分之间的均匀混合性提高,同时可拓宽可获得良好粘接性的被粘物的材质的适用范围,实现对于具有所谓的高极性表面、低极性表面的各种被粘物的适用。

另外,构成本发明的介电加热粘接膜时,优选a1成分为聚烯烃类树脂、a2成分为聚酯树脂。

像这样地,如果a1成分和a2成分为特定树脂的组合,则熔点、软化点的调整变得容易,可以使作为介电加热粘接膜的给定的操作性提高。

并且,如果是这些特定树脂的组合,则透明性良好,并且能够在使用环境等中的耐热性与介电加热处理中的焊接性之间谋求良好的平衡。

另外,构成本发明的介电加热粘接膜时,优选b成分为氧化锌。

像这样地,如果b成分为氧化锌,则即使以较少的量配合在作为粘接剂成分的a1成分及a2成分中,也能够在介电加热处理中发挥出给定的发热效果。

而且,如果为氧化锌,则能够实现在作为粘接剂成分的a1成分及a2成分中的均匀分散,能够在介电加热粘接膜的透明性和介电加热处理中的焊接性之间谋求良好的平衡。

另外,构成本发明的介电加热粘接膜时,优选使b成分的基于jisz8819-2(2001)而测定的平均粒径为1~30μm范围内的值。

像这样地,通过将b成分的平均粒径控制于给定范围,能够实现在作为粘接剂成分的a1成分及a2成分中的均匀分散,能够在介电加热粘接膜的透明性和介电加热处理中的焊接性之间谋求良好的平衡。

另外,本发明的另一实施方式提供使用了介电加热粘接膜的粘接方法,其用于通过介电加热处理而将由相同材料或不同材料形成的一对被粘物粘接,其中,介电加热粘接膜含有作为a1成分的具有给定的溶解度参数(δ1)的第1热塑性树脂、作为a2成分的具有大于上述第1热塑性树脂的溶解度参数(δ2)的第2热塑性树脂、以及作为b成分的介电填料,并且,该粘接方法依次包括下述工序(1)及(2):

(1)将介电加热粘接膜夹持在一对被粘物之间的工序

(2)使用介电加热装置,在高频输出功率0.1~20kw及高频施加时间1秒钟以上且低于40秒钟的条件下,对夹持在一对被粘物之间的介电加热粘接膜进行介电加热处理的工序

即,如果是这样的使用了介电加热粘接膜的粘接方法,则即使通过短时间、例如少于40秒钟的介电加热处理,也能够不依赖于被粘物的种类而获得良好的粘接性。

附图说明

[图1]图1是用于对使用了介电加热装置的介电加热处理进行说明的图。

[图2]图2(a)~(b)是用于对本发明的介电加热粘接膜的表面及剖面状态进行说明的图(照片、倍率:150倍)。

符号说明

10:高频介电加热装置

12:第1被粘物

13:介电加热粘接膜

14:第2被粘物

16:第1高频施加电极(同时用作加压装置)

18:第2高频施加电极(同时用作加压装置)

20:高频电源

具体实施方式

[第1实施方式]

第1实施方式中的介电加热粘接膜是用于通过介电加热处理而将由相同材料或不同材料形成的被粘物彼此粘接的介电加热粘接膜,其中,该介电加热粘接膜含有作为a1成分的具有给定的溶解度参数(δ1)的第1热塑性树脂、作为a2成分的具有大于上述第1热塑性树脂的溶解度参数(δ2)的第2热塑性树脂、以及作为b成分的介电填料。

以下,针对第1实施方式中的介电加热粘接膜的配合成分、形态等进行具体说明。

1.介电加热粘接膜的配合成分

(1)a1成分(第1热塑性树脂)

(种类)

关于作为粘接剂成分的a1成分(第1热塑性树脂)的种类,只要是具有小于后述a2成分的溶解度参数的值的热塑性树脂,则对其种类没有特殊限制。

因此,作为a1成分的种类,可列举例如:由聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等的均聚物形成的树脂、以及由乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、4-甲基戊烯等的共聚物形成的α-烯烃树脂等。

特别是,在使用聚烯烃树脂作为a1成分的情况下,更优选为聚丙烯树脂。

其理由在于,如果是聚丙烯树脂,则熔点或软化点的调节变得容易,其结果,机械强度、透明性优异,可获得稳定的粘接特性。

需要说明的是,通常,聚丙烯树脂的介电常数(ε/1mhz)在2.2~2.6的范围、介质损耗因数(tanδ/1mhz)在0.0005~0.0018的范围、损耗因子为0.0047左右。

(溶解度参数)

第1热塑性树脂的溶解度参数(δ1)的值只要是小于第2热塑性树脂的溶解度参数(δ2)的值即可,优选进行选择、使得第1热塑性树脂的溶解度参数(δ1)与第2热塑性树脂的溶解度参数(δ2)之差(δ2-δ1)为0.5(j/(cm3))1/2以上的值,更优选进行选择、使得上述溶解度参数之差(δ2-δ1)为1~10(j/(cm3))1/2范围内的值,进一步优选进行选择、使得上述溶解度参数之差(δ2-δ1)为2~8(j/(cm3))1/2范围内的值。

其理由在于,通过考虑上述溶解度参数之差(δ2-δ1)来控制第1热塑性树脂的溶解度参数(δ1)的值,即使在利用包含这些树脂而构成的介电加热粘接膜所接合的被粘物彼此具有低极性的表面和高极性的表面的情况下,也均可获得良好的粘接性。

即,理由在于可有效地防止仅对任意一侧的被粘物表面的粘接性降低而导致无法获得给定的粘接力。

另外,作为第1热塑性树脂的溶解度参数(δ1)的值,通常优选为12以上且低于19.5(j/(cm3))1/2范围内的值。

理由在于,如果上述溶解度参数(δ1)的值为给定范围内的值,则即使在被粘物包含了聚丙烯树脂等这样的低极性材料的情况下,亲和性也优异、并且可获得高粘接强度。

进而,理由在于当使上述溶解度参数(δ1)为12(j/(cm3))1/2以上的值时,可使得与第2热塑性树脂的均匀混合性变得良好、进行制膜而得到的介电加热粘接膜的机械强度提高,或在介电加热粘接中可发挥出充分的加工性的情况增多。

另一方面,理由在于通过使上述溶解度参数(δ1)的值低于19.5(j/(cm3))1/2,能够使可使用的第2热塑性树脂的选择范围变得足够宽,或可相对于各种被粘物而获得高粘接力。

因此,更优选使上述第1热塑性树脂的溶解度参数(δ1)的值为13~19(j/(cm3))1/2范围内的值、进一步优选为13.5~18(j/(cm3))1/2范围内的值。

(熔点或软化点)

另外,优选使第1热塑性树脂的熔点或软化点为80~200℃范围内的值。

即,在第1热塑性树脂为结晶性树脂的情况下,作为结晶部分发生熔融的温度,通过将利用差示扫描量热仪(dsc)等测定的熔点规定为给定范围内的值,能够谋求使用环境等中的耐热性、与介电加热处理中的焊接性之间的良好平衡。

更具体而言,可以使用差示扫描量热仪,在使测定试样(第1热塑性树脂)10mg升温至250℃之后,以10℃/分的降温速度冷却至25℃而使其发生结晶化,再次以10℃/分的升温速度进行加热而使其熔解,将此时在dsc曲线图(熔解曲线)上观察到的熔解峰的峰值温度作为测定试样的熔点。

另外,在第1热塑性树脂为非晶性(无定形性)树脂的情况下,作为非晶部分发生熔融的温度,通过将基于环球法等测定的软化点(玻璃化转变温度)规定为给定范围内的值,对于此情况也能够谋求耐热性与介电加热处理中的焊接性之间的良好平衡。

更具体而言,可以基于jisk6863(1994)而测定第1热塑性树脂的软化点。

总之,如果第1热塑性树脂的熔点或软化点为低于80℃的值,则耐热性会变得不充分,可能导致使用用途过度受到限制、或机械强度显著降低。

另一方面,如果第1热塑性树脂的熔点或软化点为超过200℃的值,则可能导致介电加热处理中的焊接需要过长时间、或粘接力过度降低。

因此,在第1实施方式中的介电加热粘接膜中,更优选使第1热塑性树脂的熔点或软化点为100~190℃范围内的值、进一步优选为130~180℃范围内的值。

(平均分子量)

另外,优选使第1热塑性树脂的平均分子量(重均分子量)通常为5000~30万范围内的值。

其理由在于,当上述重均分子量为低于5000的值时,可能会导致耐热性、粘接力显著降低。

另一方面,理由在于当上述重均分子量为超过30万的值时,可能会导致实施介电加热处理时的焊接性等显著降低。

因此,更优选使上述重均分子量为1万~20万范围内的值、进一步优选为3万~10万范围内的值。

并且,上述重均分子量例如可基于jisk7367-3(1999)、通过特性粘度法进行测定。

(熔体流动速率)

另外,第1热塑性树脂及后述的第2热塑性树脂的熔体流动速率(mfr)分别也会对重均分子量造成影响,但通常,优选在230℃、2.16kg负载的条件下为通常1~300g/10min范围内的值。

即,这是由于,上述mfr为1g/10min以上时,粘接部的耐热性会相对地提高。

另一方面,理由在于通过使上述mfr为300g/10min以下,能够缩短基于介电加热的粘接时间,可获得稳定的粘接性。

因此,优选使上述mfr为1~100g/10min、进一步优选为1~50g/10min。

需要说明的是,上述mfr的值可以基于jisk7210-1(2014)、在230℃、2.16kg负载的条件下进行测定。

(2)a2成分

(种类)

关于作为粘接剂成分之一的a2成分(第2热塑性树脂)的种类,只要是具有大于上述a1成分的溶解度参数的值的热塑性树脂,则对其种类没有特殊限制。

因此,作为a2成分的种类,可列举例如:聚酯树脂(包括结晶性聚酯、非晶性聚酯、这些结晶性聚酯/非晶性聚酯等的混合物)、烯烃类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚酰胺树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚缩醛树脂、聚碳酸酯树脂、聚丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、苯氧树脂等。

特别是,在使用聚酯树脂作为a2成分的情况下,更优选为结晶性聚酯树脂。

其理由在于,如果是结晶性聚酯树脂,则与a1成分的相容性较为良好、且熔点、软化点的调节也容易,其结果,机械强度、透明性优异,可获得稳定的粘接性。

需要说明的是,通常,结晶性聚酯树脂的介电常数(ε/1mhz)在2.8~4.1的范围、介质损耗因数(tanδ/1mhz)在0.005~0.026的范围、损耗因子为0.0168~0.11左右。

(溶解度参数)

另外,第2热塑性树脂的溶解度参数(δ2)的值只要大于第1热塑性树脂的溶解度参数(δ1)的值即可。

需要说明的是,关于第2热塑性树脂的溶解度参数(δ2)的值,优选限制为使得该第2热塑性树脂的溶解度参数(δ2)与第1热塑性树脂的溶解度参数(δ1)之差(δ2-δ1)达到0.5(j/(cm3))1/2以上的值,更优选限制为上述溶解度参数之差(δ2-δ1)达到1~10(j/(cm3))1/2范围内的值,进一步优选限制为上述溶解度参数之差(δ2-δ1)达到2~8(j/(cm3))1/2范围内的值。

其理由在于,通过考虑上述溶解度参数之差(δ2-δ1)来限制第2热塑性树脂的溶解度参数(δ1)的值,即使在利用包含这些树脂而构成的的介电加热粘接膜所接合的被粘物彼此具有低极性的表面和高极性的表面的情况下,也均可获得良好的粘接性。即,理由在于可有效地防止仅对任意一侧的被粘物表面的粘接性降低而导致无法获得给定的粘接力。

另外,优选使第2热塑性树脂的溶解度参数(δ2)通常为19.5~31.5(j/(cm3))1/2范围内的值。

其理由在于,如果上述溶解度参数(δ2)为给定范围内的值,则即使在被粘物包含了高极性的材料的情况下,亲和性也优异,可获得高粘接力。

更具体而言,理由在于当上述溶解度参数(δ2)为19.5(j/(cm3))1/2以上的值时,能够使组合使用的第1热塑性树脂的种类的选择范围变得足够宽,可相对于各种被粘物而获得良好的粘接性。

另一方面,理由在于当上述溶解度参数(δ2)为31.5(j/(cm3))1/2以下的值时,能够使与组合使用的第1热塑性树脂的均匀混合性变得良好,使在该情况下制膜而得到的介电加热粘接膜的机械强度提高,或在介电加热粘接中可发挥出充分的加工性。

因此,更优选使上述溶解度参数(δ2)的值为20~30(j/(cm3))1/2范围内的值、进一步优选为20.5~28(j/(cm3))1/2范围内的值。

(熔点或软化点)

另外,优选使第2热塑性树脂的熔点或软化点为80~200℃范围内的值。

更具体而言,在第2热塑性树脂为结晶性树脂的情况下,优选使基于jisk6863(1994)而测定的熔点为80~200℃范围内的值,或者,在第2热塑性树脂为非晶性树脂的情况下,优选使基于jisk6863(1994)而测定的软化点为80~200℃范围内的值。

其理由在于,如果第2热塑性树脂的熔点或软化点为低于80℃的值,则耐热性变得不充分,可能导致使用用途过度受到限制、或机械强度显著降低。

另一方面,如果第2热塑性树脂的熔点或软化点为超过200℃的值,则可能导致介电加热处理中的焊接需要过长时间、或粘接强度过度降低。

因此,作为第2热塑性树脂,可使用结晶性及非晶性、或它们混合而成的热塑性树脂中的任意树脂,但更优选使其熔点或软化点为100~190℃范围内的值、进一步优选为130~180℃范围内的值。

(平均分子量)

另外,优选使第2热塑性树脂的平均分子量(重均分子量)通常为5000~30万范围内的值。

其理由在于,当上述重均分子量为低于5000的值时,可能会导致耐热性、粘接力显著降低。

另一方面,理由在于当上述重均分子量为超过30万的值时,可能会导致实施介电加热处理时的焊接性等显著降低。

需要说明的是,与第1热塑性树脂的平均分子量同样地,上述重均分子量例如可基于jisk7367-3(1999)、通过特性粘度法进行测定。

(熔体流动速率)

进一步,优选使第2热塑性树脂的熔体流动速率(mfr)通常在230℃、2.16kg负载的条件下为通常1~300g/10min范围内的值。

即,这是由于,上述mfr为1g/10min以上时,粘接部的耐热性会相对地提高。

另一方面,理由在于通过使上述mfr为300g/10min以下,能够缩短基于介电加热的粘接时间,可获得稳定的粘接性。

需要说明的是,关于第2热塑性树脂的mfr,也与第1热塑性树脂的mfr同样地,可基于jisk7210-1(2014)、在230℃、2.16kg负载的条件下进行测定。

(配合比)

另外,关于a2成分的配合比,优选使上述a1成分:a2成分的质量份基准的配合比在5:95~95:5范围内。

其理由在于,如果上述a1成分的配合比过小,则难以获得a1成分的配合效果,可适用的被粘物的种类变窄,有时无法适用于例如聚丙烯树脂制等低极性的被粘物。

另一方面,如果上述a1成分的配合比过大,则反而会导致难以获得a2成分的配合效果,可适用的被粘物的种类变窄,有时无法适用于例如abs树脂制等高极性的被粘物。

因此,更优选使a1成分:a2成分的配合比(质量份换算)在20:80~80:20范围内、进一步优选在30:70~70:30范围内。

(3)b1成分

(种类)

作为介电填料,例如为具有能够通过例如频率28mhz或40mhz等高频的施加而发热的高介质损耗因子的高频吸收性填充剂。

因此,优选为氧化锌、碳化硅(sic)、锐钛矿型氧化钛、钛酸钡、锆钛酸钡、钛酸铅、铌酸钾、金红石型氧化钛、水合硅酸铝、碱金属或碱土金属的水合硅铝酸盐等具有结晶水的无机材料等中的单独一种或两种以上的组合。

其中,作为介电填料,特别优选为氧化锌,这是由于其种类丰富,且能够从各种形状、尺寸中选择,可根据用途而对介电粘接膜的粘接特性、机械特性加以改良。

进而,如果介电填料为氧化锌,则在作为粘接剂成分的a1成分及a2成分中的均匀配合变得容易,即使是较少量的配合量,在给定的介电加热处理中与其它介电填料相比也能够发挥出优异的发热效果。

即,能够在介电加热粘接膜的透明性与介电加热处理中的发热性(焊接性)之间谋求更好的平衡。

(配合比)

另外,关于b成分的配合比,优选使该b成分的配合比相对于a1成分及a2成分的合计量100质量份为5~800质量份范围内的值。

其理由在于,如果上述b成分的配合比过少,则即使在进行了介电加热处理的情况下,也有时会缺乏发热性、作为(a)成分的熔融性过度下降、无法获得强固的粘接力。进一步而言,理由在于通过使b成分的配合比在给定范围,在溶解度参数之差大的a1成分及a2成分的混合分散时也容易达到均一化的状态、稳定化的状态,介电加热粘接膜的机械特性提高。

另一方面,理由在于当b成分的配合比过大时,可能导致进行了介电加热处理时的介电加热粘接膜的流动性过度下降。

因此,相对于(a)成分100质量份,更优选使b成分的配合比为30~600质量份范围内的值、进一步优选为50~300质量份范围内的值。

(平均粒径)

另外,优选使基于jisz8819-2(2001)而测定的b成分的平均粒径(中值粒径、d50)为0.1~30μm范围内的值。

其理由在于,当上述平均粒径不足0.1μm时,虽然也取决于填料的种类,但会因为在填料内部可极化的距离变小而使极化的程度变小。因此,进行高频施加时的反转运动降低,因此有时会导致介电加热粘接性过度下降、难以实现被粘物彼此间的强固的粘接。

另一方面,随着平均粒径增大,在填料内部可极化的距离变大,因此极化的程度变大、进行高频施加时的反转运动变得剧烈,因此介电加热粘接性提高。

然而,如果平均粒径超过30μm,则与周围的介电填料之间的距离短,因此会受到其电荷的影响而导致进行高频施加时的反转运动降低、介电加热粘接性过度下降,或难以实现被粘物彼此间的强固的粘接。

因此,更优选使b成分的平均粒径为1~30μm范围内的值、进一步优选为2~25μm范围内的值、最优选为3~20μm范围内的值。

(4)添加剂

另外,也可以在介电加热粘接膜中配合作为添加剂的增粘剂、增塑剂、蜡、着色剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、抗菌剂、偶联剂、粘度调整剂、除介电填料以外的有机或无机填充剂、或与上述第1热塑性树脂(a1)及第2热塑性树脂(a2)的种类等不同的第3热塑性树脂(c1)中的至少一种。

增粘剂、增塑剂可以改良介电加热粘接膜的熔融特性、粘接特性。作为增粘剂,可列举例如:松香衍生物、聚萜烯树脂、芳香族改性萜烯树脂及其氢化物、萜烯酚醛树脂、香豆酮-茚树脂、脂肪族石油树脂、芳香族石油树脂及其氢化物。

另外,作为增塑剂,可示例出例如:石蜡系加工油、环烷烃系加工油、或芳香族系加工油等石油系加工油、蓖麻油或妥尔油等天然油、苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯或己二酸二丁酯等二元酸二烷基酯、液态聚丁烯或液态聚异戊二烯等低分子量液态聚合物。

另外,作为第3热塑性树脂(c1),可示例出乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂、乙烯-(甲基)丙烯酸酯树脂、离聚物树脂、氯化聚乙烯树脂、马来酸改性聚丙烯树脂中的单独一种或两种以上的组合。

进一步,优选使添加剂的配合比率通常为介电加热粘接膜的整体量的0.1~20质量%范围内的值、更优选为1~10质量%范围内的值、进一步优选为2~5质量%范围内的值。

进而,作为添加剂的一种,在除了上述第1热塑性树脂(a1)及第2热塑性树脂(a2)以外配合有与它们种类等不同的第3热塑性树脂(c1)的情况下,可以辅助第1热塑性树脂及第2热塑性树脂的均匀混合性,另外,能够在保持介电加热粘接膜的粘接性的情况下将机械特性等调整至期望的特性值。

需要说明的是,第3热塑性树脂(c1)在介电加热粘接膜中的优选配合量正如上述作为添加剂的配合比率那样,其量少于第1热塑性树脂(a1)及第2热塑性树脂(a2)的配合量。

进而,如果第3热塑性树脂(c1)为添加剂程度的配合量,则对介电加热粘接膜的粘接特性的影响小。

另外,第3热塑性树脂(c1)的溶解度参数是任意的,可以是属于低极性侧的树脂,也可以是属于高极性侧的树脂。

此外,在第1实施方式中的介电加热粘接膜中,配合比最多的热塑性树脂和第2多的热塑性树脂为第1热塑性树脂或第2热塑性树脂,第3位之后的配合比的热塑性树脂是第3热塑性树脂。

因此,像这样地,通过改变热塑性树脂的比率,可以使作为第1或第2热塑性树脂而使用的树脂成为第3热塑性树脂,或者,也可以相反地,使第3热塑性树脂成为第1或第2热塑性树脂。

2.介电加热粘接膜的形态

(1)厚度

另外,优选使介电加热粘接膜的厚度通常为10~2,000μm范围内的值。

其理由在于,当介电加热粘接膜的厚度为10μm的值时,可能导致被粘物彼此间的粘接力急剧下降。

另一方面,理由在于当介电加热粘接膜的厚度超过2,000μm时,可能会作为长条物而卷状卷成卷状、或进而导致难以适用于卷对卷方式。

因此,虽然也取决于介电加热粘接膜的用途等,但通常更优选使介电加热粘接膜的厚度为100~1,000μm范围内的值、进一步优选为200~600μm范围内的值。

(2)介电特性(tanδ/ε’)

另外,关于作为介电加热粘接膜的介电特性的介电损耗角正切(tanδ)、介电常数(ε’),也可以基于jisc2138:2007而进行测定,但可以基于阻抗材料法(impedancematerialmethod)而实现简便且准确的测定。

即,优选使介电特性(tanδ/ε’)为0.005以上的值,所述介电特性(tanδ/ε’)是由使用阻抗材料装置等测定的介电损耗角正切(tanδ)除以同样地测定的介电常数(ε’)而得到的值。

其理由在于,当上述介电特性低于0.005时,无论粘接剂成分的种类等如何,即使在进行了介电加热处理的情况下,也有时不会发生给定的发热、难以将被粘物彼此强固地粘接。

但如果上述介电特性过度变大,则可能导致能够使用的粘接剂成分的种类、介电填料的种类过度受到限制、或总光线透射率急剧下降。

因此,更优选使介电加热粘接膜的介电特性为0.008~0.05范围内的值、进一步优选为0.01~0.03范围内的值。

需要说明的是,介电加热粘接膜的介电特性的测定方法的详情在后述的实施例1中进行详细说明。

(3)总光线透射率

另外,作为介电加热粘接膜的总光线透射率,优选为1%以上的值。

其理由在于,当上述总光线透射率(%)低于1%时,在介电加热粘接膜的厚度过厚的情况下,基于目测而向给定部位的定位有时会在事实上变得困难。

需要说明的是,关于介电加热粘接膜的总光线透射率的上限值并没有特殊限制,但当上述总光线透射率的值过度变大时,可能导致能够使用的a1成分、a2成分、或b成分的种类过度受到限制。

因此,更优选使介电加热粘接膜的总光线透射率为5~99%范围内的值、进一步优选为10~95%范围内的值。

需要说明的是,已明确的是,在将给定比例的a成分及b成分的混合物、和优选的介电填料以给定量、例如适宜的配合比率(约100重量份:156重量份)混合时,通常会达到50%左右。

此外,介电加热粘接膜的总光线透射率(%)的测定方法在后述的实施例1中进行详细说明。

(4)粘弹性特性

另外,关于介电加热粘接膜的粘弹性特性(动态弹性模量),使用粘弹性测定装置等在频率10hz的条件下测定的储能模量(e’)优选在室温及80℃的温度下均为1×106~1×1010pa范围内的值。

其理由在于,当上述储能模量在室温或80℃下为低于1×106pa的值时,介电加热粘接膜的表面会表现出粘性,有时会因粘连而难以以卷状进行保管。

另一方面,理由在于当上述储能模量在室温或80℃下为超过1×1010pa的值时,介电加热粘接膜容易变为脆性,有时难以从卷展开、或以高张力粘贴至被粘物。

需要说明的是,介电加热粘接膜的储能模量的测定方法在后述的实施例1中进行详细说明。

[第2实施方式]

第2实施方式涉及使用了介电加热粘接膜的粘接方法,其用于通过介电加热处理而将由相同材料或不同材料形成的被粘物彼此粘接。

其中,介电加热粘接膜含有作为a1成分的具有给定的溶解度参数(δ1)的第1热塑性树脂、作为a2成分的具有大于上述第1热塑性树脂的溶解度参数(δ2)的第2热塑性树脂、以及作为b成分的介电填料,并且,使用了介电加热粘接膜的粘接方法依次包括下述工序(1)及(2):

(1)将介电加热粘接膜夹持在一对被粘物之间的工序;

(2)使用介电加热装置,在高频输出功率0.1~20kw及高频施加时间1秒钟以上且低于40秒钟的条件下,对夹持在一对被粘物之间的介电加热粘接膜进行介电加热处理的工序。

以下,针对第2实施方式中的介电加热粘接膜的粘接方法,以与第1实施方式不同的点为中心进行说明。

1.工序(1)

工序(1)是将介电加热粘接膜配置于给定部位的工序,其中,将介电加热粘接膜夹持在由相同或不同材料形成的多个被粘物之间。

此时,通常优选将介电加热粘接膜切割为给定形状、并夹持在多个被粘物之间。

进一步而言,应将介电加热粘接膜以不发生位置偏移的方式配置于准确的位置,还优选在介电加热粘接膜的一面或两面、并且是整个面或部分面设置粘合部、或进一步在介电加热粘接膜的一部分设置临时固定用孔或突起等。

另外,作为可使用的被粘物的材质,没有特殊限制,可以是有机材料、无机材料(包括金属材料等)中的任意材料,也可以是它们的复合材料。

因此,作为有机材料,可列举:聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(abs树脂)、聚碳酸酯树脂(pc树脂)、尼龙6、尼龙66等聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(pbt树脂)、聚缩醛树脂(pom树脂)、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚苯乙烯树脂等塑料材料、苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)、乙丙橡胶(epr)、有机硅橡胶等橡胶材料。

另外,作为无机材料,可列举玻璃材料、陶瓷材料、金属材料等,进一步,作为优选的材料,还可列举作为玻璃纤维与上述塑料材料的复合材料的纤维增强树脂(frp)。

特别是,尽管聚丙烯、聚乙烯等的表面为低极性表面因而为难粘接性,通过本实施方式的介电加热粘接方法,也能够获得强固的粘接力,因此可以认为是适宜的被粘物的构成材料。

并且,为了将这样的难粘接性的被粘物与abs树脂、pc树脂等高极性表面的被粘物粘接,如果利用本实施方式的介电加热粘接方法,则能够以单独的介电加热粘接膜加以对应,因此可以认为是适用范围优异的粘接方法。

2.工序(2)

工序(2)是如图1所示地,使用介电加热粘接装置在例如高频输出功率0.1~20kw及施加时间1秒钟以上且低于40秒钟的条件下,对夹持在被粘物彼此间之间的介电加热粘接膜进行介电加热处理的工序。

以下,针对在工序(2)中使用的介电加热粘接装置、其介电加热处理的条件进行说明。

(1)介电加热粘接装置

介电加热粘接装置10如图1所示,是用于经由夹持在第1被粘物12及第2被粘物14之间的介电加热粘接膜13,在进行介电加热处理的同时,通过第1高频施加电极16及第2高频施加电极18的加压处理而将第1被粘物12及第2被粘物14粘接的装置。

进而,在上述介电加热粘接装置10中,在方向相对地设置的第1高频施加电极16及第2高频施加电极18的各个电极上,分别配备有例如高频电源20,以用于施加频率28mhz或40mhz左右的高频。

另外,在向两电极16、18之间施加高频电场时,在第1被粘物12及第2被粘物14的重合部分,均匀分散在介电加热粘接膜13的粘接剂成分中的介电填料(未图示)会吸收高频能量。

进而,介电填料作为发热源而发挥作用,由于其发热,使介电加热粘接膜13的第1及第2热塑性树脂成分发生熔融,即使是短时间处理,最终也可以将第1被粘物12及第2被粘物14强固地粘接。

因此,如图1所示,将同时用作加压装置的第1高频施加电极16及第2高频施加电极18的向着压缩方向的加压也一并考虑进去,通过介电加热粘接膜13的加热熔融,能够实现对第1被粘物12及第2被粘物14的强固粘接。

(2)介电加热粘接条件

因此,介电加热粘接条件可以进行适当变更,但通常,作为高频输出功率,优选为0.1~20kw范围内的值、更优选为0.2~10kw范围内的值、进一步优选为0.2~5kw范围内的值。

另外,关于高频的施加时间,也优选为1秒钟以上且低于40秒钟的范围内的值、更优选为5~30秒钟的范围内的值、进一步优选为10~20秒钟的范围内的值。

此外,优选使高频的频率为1~100mhz范围内的值、更优选为5~80mhz范围内的值、进一步优选为10~50mhz范围内的值。具体而言,由国际电信联盟分配的工业用频带13.56mhz、27.12mhz、40.68mhz也可用于本实施方式的介电加热粘接方法。

实施例

[实施例1]

1.介电加热粘接膜的制作

在容器内称量了作为a1成分的无规聚丙烯树脂(primepolymer株式会社制、primepolyprof-744np、溶解度参数(δ1):16.4(j/(cm3))1/2、熔点:130℃、mfr:7g/10分、表1中记作a1-1)50质量份。

需要说明的是,a1成分的熔点可以如下所述地进行鉴定:例如,使用市售的差示扫描量热仪q2000(tainstruments公司制),将作为测定试样的a1成分10mg暂且加热至250℃,在将其以10℃/分的降温速度冷却至25℃之后,再次以给定升温条件(10℃/分)进行扫描,由此时得到的dsc曲线图的峰位置进行鉴定。

接着,在容器内称量了作为a2成分的结晶性聚酯树脂(东洋纺(株)制、byrongm-915、溶解度参数(δ2):20.9(j/(cm3))1/2、熔点:139℃、重均分子量:45000、表1中记作a2-1)50质量份。

进一步,在容器内称量了作为b成分的氧化锌(堺化学工业株式会社制、lpzinc11、平均粒径:11μm、比重:5.6、表1中记作b-1)156质量份。

接着,如表1所示地在容器内将a1成分、a2成分及b成分进行预混之后,供给至双螺杆挤出机的料斗,设定料筒设定温度为180~200℃、模头温度为200℃,通过进行熔融混炼而得到了粒状的粒料。

接着,将所得粒状的粒料投入设置有t型模头的单螺杆挤出机的料斗,设为料筒温度200℃、模头温度200℃的条件,从t型模头挤出厚度400μm的膜状熔融混炼物,并冷却至室温,由此得到了实施例1的介电加热粘接膜。

需要说明的是,对于介电加热粘接膜的表面及剖面状态,分别在图3(a)~(b)中示出了照片(倍率150倍)。

2.介电加热粘接膜的评价

(1)平均厚度

对于切割为给定大小的粘接膜的厚度,使用千分尺测定10个部位,并计算出其平均值,作为介电加热粘接膜的平均厚度(也简称为厚度)。

(2)总光线透射率

对于切割为给定大小的粘接膜,基于jisk7361-1(1997)、使用日本电色工业公司制浊度仪ndh5000,采用d65光源测定了总光线透射率。

(3)介电特性(tanδ/ε’)

对于切割为给定大小的粘接膜,使用阻抗材料分析仪e4991(agilent公司制),在23℃、频率40mhz的条件下分别测定介电常数(ε’)及介电损耗角正切(tanδ),并计算出了介电特性(tanδ/ε’)的值。

(4)高频粘接性

将切割为25cm×12.5cm的大小的介电加热粘接膜(粘接膜)夹入作为第1被粘物的玻璃纤维增强聚丙烯板(25cm×10cm×1.5mm)和作为第2被粘物的abs板(25cm×10cm×1.5mm)之间。

接着,在固定于高频介电加热装置(yamamotovinita株式会社制yrp-400t-a)的电极间的状态下,在频率40mhz、输出功率200w的条件下施加给定时间高频,制成了将粘接膜和被粘物粘接而成的试验片。

对于所得试验片,按照以下基准评价了基于高频施加的高频粘接性。

◎:经低于10秒钟的高频施加,被粘物彼此间通过粘接膜而发生了粘接。

○:经10秒钟以上且低于40秒钟的高频施加,被粘物彼此间通过粘接膜而发生了粘接。

△:经40秒钟以上且低于60秒钟的高频施加,被粘物彼此间通过粘接膜而发生了粘接。

×:即使经过60秒钟高频施加,被粘物彼此间也未通过粘接膜而发生粘接。

(5)粘接力(拉伸剪切力)

使用万能拉伸试验机(instron公司制、instron5581),在拉伸速度100mm/分的条件下,对在上述(4)高频粘接性的评价中得到的试验片测定拉伸剪切力作为粘接力,进而对破坏模式进行观察,并按照下述基准对粘接力进行了评价。

◎:为材料破坏或凝聚破坏,拉伸剪切强度为5mpa以上。

○:为材料破坏或凝聚破坏,拉伸剪切强度为1mpa以上且低于5mpa。

△:为界面剥离,拉伸剪切强度低于1mpa。

×:未能将一对被粘物彼此粘接,或者即使暂时性地实现了粘接其粘接状态未能保持至进行试验为止、未能进行拉伸剪切试验。

[实施例2]

在实施例2中,使配合组成为:作为a1成分的在实施例1中使用的无规聚丙烯树脂(a1-1)45质量份、作为c1成分的烯烃类热塑性弹性体(住友化学(株)制、espolextpe-4675、溶解度参数:16.4(j/(cm3))1/2、熔点:160℃、表1中记作c1-1)5质量份、以及作为另一c1成分的马来酸酐改性聚丙烯(三洋化成工业(株)制、yumex1001、溶解度参数:18.0(j/(cm3))1/2、熔点:142℃、表1中记作c1-2)5质量份。

接着,使配合比例为作为a2成分的在实施例1中使用的结晶性聚酯树脂(a2-1)的配合量为45质量份、并且使作为b成分的氧化锌(堺化学工业株式会社制、lpzinc2、平均粒径:2μm、比重:5.6、表1中记作b-2)为156质量份,除此以外,与实施例1同样地制成了介电加热粘接膜并进行了评价。

[实施例3]

在实施例3中,使配合比例为作为a1成分的在实施例1中使用的无规聚丙烯树脂(a1-1)为70质量份、作为a2成分的结晶性聚酯树脂(东洋纺(株)制、byrongm-920、熔点:107℃、重均分子量:30000、表1中记作a2-2)为30质量份,除此以外,与实施例1同样地制成了介电加热粘接膜并进行了评价。

[实施例4]

在实施例4中,使配合比例为作为a1成分的在实施例1中使用的无规聚丙烯树脂(a1-1)为30质量份、作为a2成分的在实施例1中使用的结晶性聚酯树脂(a2-1)为70质量份、以及作为b成分的碳化硅(太平洋无规(株)制、gmf15、平均粒径:0.5μm、比重:5.6、表1中记作b-3)为156质量份,除此以外,与实施例1同样地制成了介电加热粘接膜并进行了评价。

[实施例5]

在实施例5中,制作了与实施例1同样的介电加热粘接膜,但在评价高频粘接性时,作为第2被粘物,代替abs板而使用了pc板(25cm×10cm×1.5mm),除此以外,与实施例1同样地评价了介电加热粘接膜。

[实施例6]

在实施例6中,制作了与实施例1同样的介电加热粘接膜,但在评价高频粘接性时,作为第2被粘物,代替abs板而使用了pbt板(25cm×10cm×1.5mm),除此以外,与实施例1同样地评价了介电加热粘接膜。

[实施例7]

在实施例7中,作为a1成分,以70质量份的比例使用了在实施例1中使用的无规聚丙烯(a1-1),作为a2成分(表中记作a2-3),以30质量份的比例使用了在实施例2中使用的马来酸酐改性聚丙烯(c1-2),并得到了它们的组合,除此以外,与实施例1同样地制成了介电加热粘接膜并进行了评价。

[比较例1]

在比较例1中,作为a1成分,仅使用了在实施例1中使用的无规聚丙烯(a1-1)100质量份,并且没有配合a2成分,除此以外,与实施例1同样地制成了介电加热粘接膜并进行了评价。

[比较例2]

在比较例2中,作为a1成分,仅使用了在实施例1中使用的无规聚丙烯(a1-1)100质量份,并且既未配合a2成分也未配合b成分,除此以外,与实施例1同样地制成了介电加热粘接膜并进行了评价。

工业实用性

根据本发明的介电加热粘接膜,通过至少含有作为a1成分及a2成分的溶解度参数不同的至少2种热塑性树脂(第1热塑性树脂及第2热塑性树脂)、和作为b成分的介电填料,即使是各种被粘物、即使通过例如少于40秒钟的短时间的介电加热处理,也能够获得强固的粘接力。

进而,根据本发明的介电加热粘接膜,还能够确保给定的透明性(总光线透射率),因此无需使用给定的定位构件即可相对于被粘物的给定表面的期望位置而追随地进行载置。

并且,如果是本发明的使用了介电加热粘接膜的粘接方法,则可以利用介电加热装置而从外部仅对给定部位进行局部性的加热,因此在大型且复杂的立体结构体、或厚且复杂的立体结构等中,即使是要求高尺寸精度的被粘物,对于粘接而言也是非常有效的。

另外,根据本发明的介电加热粘接膜,即使被粘物为聚烯烃类树脂制被粘物也显示出良好的粘接性,进一步,对于可预期在今后将会得到进一步普及的以纤维增强塑料(frp)、abs树脂、pc树脂为代表的高功能热塑性树脂制的各种被粘物而言也能够适用。

因此,根据本发明的介电加热粘接膜等,还可期待作为轻质化得到发展的飞机、汽车领域中的纤维增强塑料(frp)材料等的粘接、小型化/复杂结构化得到发展的电子设备、医疗用设备的领域中的粘接技术的有效利用。

进一步而言,根据本发明的介电加热粘接膜等,可适当控制介电加热粘接膜的厚度、储能模量等,因此还能够适用于卷对卷方式,并且也可以通过冲裁加工等而根据多个被粘物之间的粘接面积、形状来将介电加热粘接膜处理成任意的面积、形状,可以说在制造方面的优点也是显著的。

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