JP7679980B2 - 接着体および接着体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明の一実施形態は、接着体または接着体の製造方法に関する。
不織布、織布、繊維、多孔質膜、フィルムなどの基材は、該基材単独で使用されることもあるが、複数の同一の基材や他の基材と積層して用いられることもある。
このように基材を積層して用いる場合には、通常、接着剤を用いて、該接着剤に含まれる成分を反応させたり、溶剤を揮発させることで基材同士を接着する方法や、接着層または基材自体を溶融して熱融着することで基材同士を接着する方法が行われている(例えば、特許文献1)。
特開2002-283517号公報
前記接着剤を用いて基材同士を接着する方法は、簡便に基材同士を接着できるなどの利点はあるが、得られた接着体において、接着剤部分の耐熱性に問題がある場合や、接着剤部分から異物混入や汚染が生じることがあり、この点で改良の余地があった。
また、前記熱融着により基材同士を接着する方法は、高い接着強度の接着体を得ることができるなどの利点はあるが、耐熱性の点で基材の選択自由度が制限され、また、融着前の基材が有していた形状や物性等、具体的には、融着前の基材が有していた空隙等の形状、融着前の基材が含んでいた機能材料の機能、融着前の基材が有していた表面処理等の処理による機能などが損なわれる(失われる)点で改良の余地があった。
また、熱融着により基材同士を接着する方法は、エネルギーコストの点でも改良の余地があった。
本発明の一実施形態は、接着前の基材が有していた、物性、形状、機能等が損なわれることなく、フッ素ゴムを用いて、十分な接着強度で基材同士が接着された接着体を提供する。
本発明者が、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記構成例によれば、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
本発明の構成例は以下の通りである。
[1] 基材同士が、
フルオロエラストマー(FKM)およびパーフルオロエラストマー(FFKM)から選ばれる少なくとも1種のフッ素ゴムを含み、かつ、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)が80~115であるフッ素ゴム組成物から得られた接着層を介して接着された、接着体。
[2] 前記フッ素ゴム組成物が、
ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)が40~150であるフッ素ゴム(A1)と、
ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)が10以上40未満であるフッ素ゴム(A2)と
を含む、[1]に記載の接着体。
[3] 前記フッ素ゴムが、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系重合体を含む、[1]または[2]に記載の接着体。
[4] 前記接着体が、液体または気体の二酸化炭素の存在下で接着された接着体である、[1]~[3]のいずれかに記載の接着体。
[5] 前記接着体が、前記フッ素ゴムが溶融する温度未満の温度で接着された接着体である、[1]~[4]のいずれかに記載の接着体。
[6] 接着体の製造方法であって、
基材間に接着剤を配置した構造体を準備する工程と、
前記構造体を、液体または気体の二酸化炭素との存在下で接合する工程と、
を含み、
前記接着剤が、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)が80~115であるフッ素ゴム組成物から得られた接着剤である、
接着体の製造方法。
[7] 前記構造体を圧力容器に入れる工程と、
前記圧力容器に二酸化炭素を導入する工程と、
をさらに含む、[6]に記載の接着体の製造方法。
[8] 前記圧力容器に二酸化炭素を導入する工程が、
液体または気体の二酸化炭素を、圧力容器中の圧力が3MPa以上となるように導入する工程である、
[7]に記載の接着体の製造方法。
[9] 前記フッ素ゴム組成物が、フルオロエラストマー(FKM)およびパーフルオロエラストマー(FFKM)から選ばれる少なくとも1種のフッ素ゴムを含む、[6]~[8]のいずれかに記載の接着体の製造方法。
[10] 前記フッ素ゴム組成物が、
ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)が40~150であるフッ素ゴム(A1)と、
ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)が10以上40未満であるフッ素ゴム(A2)と
を含む、[6]~[9]のいずれかに記載の接着体の製造方法。
[11] 前記フッ素ゴム組成物が、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系重合体を含む、[6]~[10]のいずれかに記載の接着体の製造方法。
[12] 前記接着剤が、液状もしくはペースト状の前記フッ素ゴム組成物、液状もしくはペースト状の前記フッ素ゴム組成物の乾燥体、または、前記フッ素ゴム組成物から得られた繊維、不織布もしくはフィルムである、[6]~[11]のいずれかに記載の接着体の製造方法。
[13] 前記接着剤が、
前記フッ素ゴム組成物を紡糸する工程A、および、
前記工程Aで得られた繊維を架橋する工程B
を含む方法で得られたフッ素ゴム繊維またはフッ素ゴム不織布である、
[6]~[12]のいずれかに記載の接着体の製造方法。
[14] 前記基材の少なくとも1つが、不織布、織布、多孔質膜または繊維である、[6]~[13]のいずれかに記載の接着体の製造方法。
[15] 前記基材が、不織布、織布および多孔質膜から選ばれる基材であり、
前記接着剤が、前記フッ素ゴム組成物から得られた繊維または不織布である、
[6]~[14]のいずれかに記載の接着体の製造方法。
本発明の一実施形態によれば、接着前の基材が有していた、物性、形状、機能等が損なわれることなく、フッ素ゴムを用いて、十分な接着強度(例:剥離強度0.3N/10mm以上)で基材同士が接着された接着体を提供することができる。
また、本発明の一実施形態によれば、基材の選択自由度が高いため、所望の基材を用いて、その物性、形状、機能等を損なうことなく接着された接着体を得ることができ、また、接着剤部分(接着層)が耐薬品性に優れ、接着剤部分(接着層)から異物混入や汚染が生じにくい接着体を得ることができる。
本発明の一実施形態によれば、外部から熱をかけなくても、接着体を形成することができるため、接着体を、低エネルギーコストで、また、簡略化されたプロセスで得ることができ、さらに、得られた接着体は、二次加工しやすいというメリットもある。
また、本発明の一実施形態によれば、一度の処理で複数の接着体を形成することもできるため、複数の接着体が必要な場合でも、低エネルギーコストで、また、簡略化されたプロセスで所望の接着体を得ることができる。
図1は、実施例9で用いた基材と接着剤との積層体の概略を示す平面図である。 図2は、図1の積層体を、棒または筒状部材にスパイラル状に巻き付けた状態(実施例9で得られた接着体の状態)の概略を示す正面図である。
≪接着体≫
本発明の一実施形態に係る接着体(以下「本接着体」ともいう。)は、基材同士が、フルオロエラストマー(FKM)およびパーフルオロエラストマー(FFKM)から選ばれる少なくとも1種のフッ素ゴムを含み、かつ、ムーニー粘度が80~115であるフッ素ゴム組成物から得られた接着層を介して接着された接着体である。
以下、本明細書における「ムーニー粘度」は、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)のことをいう。
本接着体は、基材同士をプレスせずに接着した、いわゆる圧着体とは異なる接着体(以下「接着体(I)」ともいう。)であってもよく、基材同士をプレスして接着した、いわゆる圧着体(以下「接着体(II)」ともいう。)であってもよい。
例えば、下記本方法(I)で得られる接着体(I)は、接着する際に基材の積層方向には、通常、数百gf/cm2程度の圧力(面圧)しかかからず、接着する際に基材の積層方向に、通常、10kgf/cm2程度以上の圧力がかかる圧着体とは異なる。
本接着体は、接着前の基材が有している形状(例:不織布等が有する空隙、繊維形状)をほぼ損なうことなく、基材同士が十分に接着した接着体となる等の点からは、前記接着体(I)が好ましく、基材同士の接着強度がより優れる等の点からは、前記接着体(II)が好ましい。
本接着体としては、液体または気体の二酸化炭素の存在下で接着された接着体であることが好ましい。
液体または気体の二酸化炭素の存在下で接着することにより、二酸化炭素によりフッ素ゴムの少なくとも一部が可塑化することで、アンカー効果等により、基材同士がかみ合った状態で形状を固定して接着、接合でき、接着前の基材が有していた形状や物性等を維持したまま、外部から熱をかけたり、基材同士をプレスしなくても、接着体を得ることができる。このため、液体または気体の二酸化炭素の存在下で接着された接着体は、接着前の基材が有していた形状や物性等が維持された、十分な接着強度で基材同士が接着された接着体となるため好ましい。
接着体(II)としては、前記と同様の理由から、液体または気体の二酸化炭素の存在下、特に、液体、気液混合状態または液体に近い状態の二酸化炭素の存在下で圧着された接着体であることが好ましい。
なお、本明細書における「液体に近い状態の二酸化炭素」とは、具体的には、密度が0.4g/mL(液体の二酸化炭素の密度の約半分)以上の状態にある二酸化炭素のことをいう。
また、本接着体は、前記フッ素ゴムが溶融する温度未満の温度で、好ましくは50℃程度以下の温度で、より好ましくは外部から熱をかけないで接着された接着体であることが好ましい。
この場合、本接着体における基材として、様々な基材を用いることができ、親水化処理等の従来公知の表面処理等の機能化処理などを行った基材を用いても、該機能が損なわれていない接着体となるため、基材の選択自由度が高い。特に、基材が有する特性(例:機能、不織布が有する空隙、繊維形状)を生かしたままの接着体とすることができ、本接着体を以下のような機能材料を含む接着体とする場合に、該機能材料が耐熱性に劣る材料であっても、その機能材料が有する機能、性質等を生かした接着体となる。
本接着体の形状および大きさは特に制限されず、所望の用途等に応じて適宜選択すればよい。本接着体の形状としては、例えば、積層体状、袋状、リング状、スパイラル状、チューブ状(筒状)が挙げられる。
本接着体の厚さも特に制限されず、用いる用途に応じて適宜選択すればよいが、基材として不織布や多孔質膜を用いた積層体状の接着体の場合、通常10μm以上、好ましくは50μm以上であり、通常30mm以下、好ましくは25mm以下である。
本接着体は、樹脂、炭素材料、ガラスまたは金属などを含む基材が用いられてきた用途に好適に用いることができ、特に、医療分野や電気機器分野、半導体分野等に好適に用いることができ、具体的には、フィルター、各種セパレータ、衣類等として好適に使用される。
本接着体は、所望の用途に応じて、該用途に要求される機能材料を1種以上含んでいてもよい。該機能材料としては、具体的には、例えば、食材、薬剤(医薬、農業、工業)、色素、吸着剤、消臭剤、芳香剤、防虫剤、電子デバイス材料、酵素、触媒が挙げられる。
また、本接着体は、例えば、薬剤等を含む場合、その徐放性等が制御された接着体とすることもできる。
<接着層>
前記接着層は、前記フッ素ゴム組成物から得られた接着層である。
なお、接着体における接着層とは、基材間を結合している部材のことをいい、必ずしも層状(フィルム状)に限らず、繊維間のみに存在する層(繊維間をつなぐ部材)を含む。
前記接着層の厚みは、接着体を製造する際に使用する接着剤等により変化するが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上であり、通常1mm以下、好ましくは200μm以下である。
〔フッ素ゴム組成物〕
前記接着層の原料となるフッ素ゴム組成物は、フルオロエラストマー(FKM)およびパーフルオロエラストマー(FFKM)から選ばれる少なくとも1種のフッ素ゴムを含み、かつ、ムーニー粘度が80~115である。なお、下記本方法で用いる接着剤におけるフッ素ゴム組成物は、フルオロエラストマー(FKM)およびパーフルオロエラストマー(FFKM)から選ばれる少なくとも1種のフッ素ゴムを含むことが好ましい。
フッ素ゴム組成物のムーニー粘度は、80以上であり、好ましくは85以上、より好ましくは90以上であり、115以下であり、好ましくは110以下である。
ムーニー粘度が前記範囲にあるフッ素ゴム組成物から得られた接着層や接着剤によれば、十分な接着強度で基材同士が接着された接着体を容易に得ることができる。
特に、接着体を製造する際に、液体または気体の二酸化炭素の存在下で接着する場合、前記の通り、該二酸化炭素によりフッ素ゴムの少なくとも一部が可塑化することで、アンカー効果等により、基材同士がかみ合った状態で形状を固定して接着、接合できると考えられるが、ムーニー粘度が前記範囲にあるフッ素ゴム組成物は、二酸化炭素との親和性が高く、二酸化炭素による可塑化がより起こりやすいと考えられるため、該組成物を用いることで、十分な接着強度で基材同士が接着された接着体を容易に得ることができると考えられる。
また、ムーニー粘度が前記範囲にあるフッ素ゴム組成物は、紡糸しやすく、紡糸後に、得られたフッ素ゴム繊維(不織布)の形状が変化し難く、所望の形状(平均繊維径)を有する繊維(不織布)を容易に形成することができるため、接着体を製造する際に使用する接着剤として、フッ素ゴム繊維やフッ素ゴム不織布を用いる場合、該繊維や不織布を容易に形成することができる。
なお、本発明の一実施形態では、フッ素ゴム(フッ素ゴム組成物)を架橋させる場合があるが、本明細書におけるムーニー粘度は、フッ素ゴム(フッ素ゴム組成物)を架橋させる前のムーニー粘度のことをいう。
[フッ素ゴム]
前記フッ素ゴムは、フルオロエラストマー(FKM)およびパーフルオロエラストマー(FFKM)から選ばれる少なくとも1種である。これらの中でも、二酸化炭素により可塑化しやすいと考えられる等の点から、FKMが好ましい。また、FKMは、耐薬品性、耐熱性に優れ、さらに、しみや汚れ、酸化や紫外線に対しても優れた耐性を有する。
フッ素ゴム組成物に含まれるフッ素ゴムは、1種でもよく、2種以上でもよい。
フッ素ゴム組成物に用いるフッ素ゴムとしては、得られるフッ素ゴム組成物のムーニー粘度が前記範囲となるようなフッ素ゴムを用いることが好ましい。
該フッ素ゴムとしては、ムーニー粘度が前記範囲にあるフッ素ゴムを1種または2種以上用いてもよいが、ムーニー粘度が前記範囲にあるフッ素ゴム組成物を容易に調製することができ、また、接着体を製造する際に使用する接着剤として、フッ素ゴム繊維やフッ素ゴム不織布を用いる場合、紡糸しやすく、紡糸後に、得られたフッ素ゴム繊維(不織布)の形状が変化し難く、所望の形状(平均繊維径)を有する繊維(不織布)を容易に形成することができる等の点から、ムーニー粘度が40~150であるフッ素ゴム(A1)と、ムーニー粘度が10以上40未満であるフッ素ゴム(A2)とを含むことが好ましい。
前記フッ素ゴムの、ゲル浸透クロマトグラフ法で測定した重量平均分子量は、液状またはペースト状のフッ素ゴム組成物とする際の溶媒への溶解性に優れる点、機械的強度に優れる接着層を容易に形成できる点などから、好ましくは1×103以上、より好ましくは1×104以上であり、好ましくは5×107以下、より好ましくは1×107以下である。
前記フッ素ゴム中のフッ素含有量は、好ましくは55質量%以上、より好ましくは62質量%以上、特に好ましくは64質量%以上であり、好ましくは80質量%以下、より好ましくは78質量%以下である。
フッ素含有量が前記範囲にあると、接着体を製造する際に使用する接着剤として、フッ素ゴム繊維やフッ素ゴム不織布を用いる場合、紡糸しやすく、耐薬品性に優れる接着層を容易に形成することができる。
前記フッ素含有量は、固体核磁気共鳴法(NMR)または質量分析法(MSスペクトル法)等により、測定・算出することができる。
前記接着層中のフッ素ゴムの含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、特に好ましくは50質量%以上であり、該含有量の上限は特に限定されないが、前記接着層が下記充填材を含まない場合、100質量%であってもよい。
前記フッ素ゴム組成物中に含まれるフッ素ゴムの含有量は、例えば5質量%以上、好ましくは10質量%以上であり、例えば100質量%以下、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。
フッ素ゴムの含有量が前記範囲にあると、フッ素ゴムの有する耐薬品性や耐熱性などの物性がより発揮される接着層を容易に得ることができる。
・FFKM
FFKMとしては特に制限されないが、ポリマー主鎖(末端を除く)中に水素原子(炭素-水素結合)を含まないポリマーが挙げられ、具体的には、テトラフルオロエチレン(TFE)-パーフルオロビニルエーテル系共重合体が挙げられ、TFE由来の構成単位と、パーフルオロビニルエーテル由来の構成単位とを含み、さらに必要により架橋部位含有モノマー由来の構成単位を含む共重合体が好ましい。
前記パーフルオロビニルエーテルの好適例としては、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、パーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)が挙げられる。
前記パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)としては、該アルキル基の炭素数が、例えば、1~10である化合物が挙げられ、具体例としては、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)が挙げられ、好ましくはパーフルオロ(メチルビニルエーテル)である。
前記パーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)としては、ビニルエーテル基(CF2=CFO-)に結合する基の炭素数が、例えば3~15である化合物が挙げられ、具体例としては、
CF2=CFOCF2CF(CF3)OCn2n+1
CF2=CFO(CF23OCn2n+1
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2O)mn2n+1
CF2=CFO(CF22OCn2n+1
が挙げられる。
これらの式において、nはそれぞれ独立に、例えば1~5であり、mは、例えば1~3である。
FFKMが、架橋部位含有モノマー由来の構成単位を含むことによって、FFKMに架橋性を付与することができる。該架橋部位とは、架橋反応可能な部位を意味し、例えば、ニトリル基、ハロゲン基(例:I基、Br基)、パーフルオロフェニル基が挙げられる。
架橋部位としてニトリル基を有する架橋部位含有モノマーとしては、例えば、ニトリル基含有パーフルオロビニルエーテルが挙げられ、具体的には、
CF2=CFO(CF2nOCF(CF3)CN(nは、例えば2~4)、
CF2=CFO(CF2nCN(nは例えば2~12)、
CF2=CFO[CF2CF(CF3)O]m(CF2nCN(nは、例えば1~4、mは、例えば1~5)、
CF2=CFO[CF2CF(CF3)O]nCF2CF(CF3)CN(nは、例えば0~4)
等が挙げられる。
架橋部位としてハロゲン基を有する架橋部位含有モノマーとしては、例えば、ハロゲン基含有パーフルオロビニルエーテルが挙げられ、具体的には、前述のニトリル基含有パーフルオロビニルエーテルの具体例において、ニトリル基をハロゲン基に置き換えた化合物等が挙げられる。
FFKMにおける、TFE由来の構成単位の含有量は、好ましくは50.0~79.9モル%、パーフルオロビニルエーテル由来の構成単位の含有量は、好ましくは20.0~46.9モル%、架橋部位含有モノマー由来の構成単位の含有量は、好ましくは0.1~2.0モル%である。
・FKM
FKMとしては、前記FFKM以外のフルオロエラストマーが挙げられ、特に制限されないが、具体例としては、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン系重合体;フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系重合体;テトラフルオロエチレン-プロピレン系重合体;フッ化ビニリデン-プロピレン-テトラフルオロエチレン系重合体;エチレン-テトラフルオロエチレン-パーフルオロメチルビニルエーテル系重合体;フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン-パーフルオロメチルビニルエーテル系重合体、フッ化ビニリデン-パーフルオロメチルビニルエーテル系重合体が挙げられる。これらの中でも、耐熱性、耐薬品性等に優れる等の点から、三元系ポリマーであることが好ましく、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系重合体がより好ましい。
FKMに架橋性を付与するために、FKMは、前記FFKMの欄と同様の、架橋部位含有モノマー由来の構成単位を含んでいてもよい。
〔添加剤〕
フッ素ゴム組成物は、前記フッ素ゴムの他に、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、従来公知の添加剤を含んでいてもよい。
該添加剤としては、例えば、前記フッ素ゴム以外のその他の重合体(例:フッ素樹脂)、架橋剤、共架橋剤、老化防止剤、酸化防止剤、加硫促進剤、安定剤、シランカップリング剤、充填材(補強剤)、可塑剤、難燃剤、ワックス類、滑剤、溶媒、界面活性剤、分散剤、電荷調整剤、粘度調整剤、繊維形成剤が挙げられる。
前記添加剤はそれぞれ、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
なお、前記添加剤として、前記その他の重合体を用いる場合、フッ素ゴム組成物中の前記フッ素ゴムと該その他の重合体の合計100質量%に対する前記フッ素ゴムの含有量は、50質量%以上である。
前記架橋剤としては、用いるフッ素ゴムに応じて適宜選択すればよいが、例えば、FKMを用いる場合、例えば、パーオキサイド系架橋剤、ポリアミン系架橋剤、ポリオール系架橋剤が挙げられ、FFKMを用いる場合、例えば、パーオキサイド系架橋剤、ビスフェノール系架橋剤、トリアジン系架橋剤、オキサゾール系架橋剤、イミダゾール系架橋剤、チアゾール系架橋剤が挙げられる。
架橋剤を用いる場合、フッ素ゴム100質量部に対する架橋剤の使用量は、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上であり、好ましくは30質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。
パーオキサイド系架橋剤としては、例えば、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、α,α’-ビス(t-ブチルパーオキシ-m-イソプロピル)ベンゼン、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、p-クロロベンゾイルパーオキサイドが挙げられる。
前記共架橋剤としては、従来公知の共架橋剤(架橋助剤)を用いることができる。
前記共架橋剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルホルマール、トリアリルトリメリテート、N,N'-m-フェニレンビスマレイミド、ジプロパギルテレフタレート、ジアリルフタレート、テトラアリルテレフタルアミド等のラジカルによる共架橋が可能な化合物(多官能性モノマー)が挙げられ、これらの中でも、反応性や得られる接着層の耐熱性等の点から、トリアリルイソシアヌレートを含むことが好ましい。
共架橋剤を用いる場合、フッ素ゴム100質量部に対する共架橋剤の使用量は、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上であり、好ましくは30質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。
前記充填材としては、例えば、機能性充填材(例:熱伝導性粒子、導電性粒子、絶縁性粒子、補強繊維)が挙げられ、具体的には、炭素材料(例:カーボンブラック、ナノカーボン、カーボンナノチューブ、グラファイト)、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、二酸化チタン、クレー、タルク、珪藻土、硫酸バリウム、ケイ酸化合物(ケイ酸塩等)、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化カルシウム、マイカ、水酸化アルミニウム、金属(例:銀)粒子、樹脂微粒子が挙げられる。
前記充填材の形状は特に制限されず、例えば、粒子状、繊維状が挙げられる。
フッ素ゴム組成物が前記充填材を含む場合、フッ素ゴム組成物中の充填材の含有量は、フッ素ゴムの有する耐薬品性や耐熱性などの物性が発揮され、かつ、該充填材の有する物性が十分に発揮される等の点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。
前記溶媒としては、前記フッ素ゴムを溶解または分散し得るものであれば特に限定されず、例えば、水、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルピロリドン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、クロロホルム、エチルベンゼン、シクロヘキサン、ベンゼン、スルホラン、メタノール、エタノール、フェノール、ピリジン、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、トリクロロエタン、ヘキサフルオロイソプロパノール、ジエチルエーテル、フッ素系溶剤が挙げられる。
前記溶媒の使用量は、フッ素ゴム組成物100質量%に対し、例えば0質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上であり、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。
<基材>
前記基材は、1つであってもよく、2つ以上であってもよい。接着体(II)に用いる基材は、2つ以上であることが好ましい。
1つの基材を用いる場合とは、例えば、基材の両端部が接するようにし(例:シート状の基材を丸めて両端部が接するようにする)、該接した1つの基材の両端部間を接着層で接着する場合、図1のように、長尺の基材1上に接着剤2を配置した積層体を、図2のように棒または筒状部材4などにスパイラル状に巻き付けて該接着剤2で接着する場合が挙げられ、例えば、リング状やチューブ状(筒状)等の接着体が得られる。
2つ以上の基材を用いる場合は、材質や形状等の異なる2種以上の基材を用いてもよいし、材質や形状等が同じ基材を2つ以上用いてもよい。
前記基材としては特に制限されず、例えば、樹脂、炭素材料、ガラスおよび金属から選ばれる少なくとも1種を含む基材が挙げられる。
前記基材としては、十分な接着強度で基材同士が接着された所望の形状を有する接着体を容易に得ることができる等の点から、不織布、織布、多孔質膜および繊維から選ばれる少なくとも1つを用いることが好ましく、不織布、織布および多孔質膜から選ばれる少なくとも1つを用いることがより好ましい。
〔樹脂〕
前記樹脂としては特に制限されないが、フッ素系樹脂、エンプラおよびこれら以外の他のプラスチックが挙げられる。これらの中でも、フッ素系樹脂、エンプラが好ましい。
[フッ素系樹脂]
前記フッ素系樹脂としては特に制限されず、従来公知のフッ素系樹脂を用いることができる。なお、フッ素ゴム組成物に含まれるフッ素ゴムと、基材を構成するフッ素系樹脂とは、同一であっても、異なっていてもよいが、異なっていることが好ましく、基材を構成するフッ素系樹脂の結晶化度がフッ素ゴム組成物に含まれるフッ素ゴムの結晶化度より高いことがより好ましい。
前記フッ素系樹脂の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EPE)、フルオロエチレン-ビニルエーテル共重合体(FEVE)、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)(PCTFE)、エチレン-クロロトリフルオロエチレン-共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルフルオライド(PVF)、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(VDF-HFP共重合体)、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体(VDF-HFP-TFE共重合体)が挙げられる。これらの中でも、PTFE、PFAが好ましい。
[エンプラ]
前記エンプラとしては特に制限されず、従来公知のエンプラを用いることができるが、その具体例としては、ポリフェニレンサルファイド系樹脂(PPS)、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂(PEEK)、ポリアリレート系樹脂、液晶ポリマー、芳香族ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アラミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキシレンジメチルテレフタレート(PCT)等のポリエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンオキシド系樹脂、ナイロン6、ナイロン66、芳香族ポリアミド等のポリアミド系樹脂、(メタ)アクリル系重合体、塩化ビニル系重合体、塩化ビニリデン系重合体、ポリベンゾアゾール系樹脂(例:ポリベンゾイミダゾール(PBI))、ポリエチレン(例:超高分子量ポリエチレン)、ポリプロピレン(例:超高分子量ポリプロピレン)などのオレフィン系樹脂が挙げられる。
[他のプラスチック]
前記他のプラスチックとしては、フッ素系樹脂およびエンプラ以外の樹脂であれば特に制限されず、従来公知のプラスチックを用いることができる。具体的には、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、アクリロ二トリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)、フェノール樹脂(ストレートフェノール樹脂、各種変性フェノール樹脂を含む)、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
前記樹脂を含む基材としては、炭素繊維やガラス繊維などの繊維、前記接着層の欄に記載の添加剤等のその他の成分を含んでいてもよい。
前記樹脂を含む基材の形状としては、例えば、繊維、多孔質膜(延伸多孔質膜を含む)、不織布、織布、フィルムが挙げられる。
なお、前記基材として、樹脂を含むフィルムを用いる場合には、十分な接着強度で基材同士が接着された接着体を得ることができる等の点から、前記接着剤に接する側の面を従来公知の方法で粗化処理したフィルムを用いることが好ましい。また、樹脂を含むフィルム同士を接着することは容易ではないため、前記基材として、樹脂を含むフィルムを用いる場合には、該フィルムと接着する基材は、二酸化炭素が通過可能な基材、例えば、繊維、多孔質膜、不織布または織布であることが好ましい。
[炭素材料]
前記炭素材料を含む基材としては、例えば、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラファイトシートを含む基材が挙げられる。前記炭素繊維を含む基材の形状としては特に制限されず、例えば、繊維、フィラメント、クロス、フェルト、マット、ペーパー、プリプレグが挙げられる。
[ガラス]
前記ガラスを含む基材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス織布、ガラス不織布が挙げられ、これらの具体例として、ガラスクロス、ガラスペーパー、ガラスマット、ガラスフェルト、これらの表面に前記樹脂を有する基材が挙げられる。
[金属]
前記金属を含む基材としては、例えば、金属織布、金属不織布、金属繊維(ウール状金属を含む)が挙げられる。また、前記金属を含む基材としては、例えば、繊維、多孔質膜、不織布、織布などの支持体を金属で処理した基材(例:支持体をめっきした基材や、支持体に金属を蒸着した基材)であってもよい。
前記金属としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金、金、金合金、銀、銀合金、タンタル、タンタル合金、クロム、クロム合金、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金が挙げられる。
前記基材としては、機械的強度、耐熱性、耐薬品性、耐候性、電気絶縁性に優れ、接着体を構成する成分が全てフッ素成分からなる接着体を容易に得ることができる等の点から、フッ素系樹脂からなる基材が好ましく、PTFE、PFA等からなる基材がより好ましい。
なお、フッ素成分は、非粘着性であり、摩擦係数が小さいため、接着体を構成する成分が全てフッ素成分からなる接着体としては、従来、十分な接着強度で基材同士が接着された所望の形状を有する接着体を得ることができなかったが、本発明の一実施形態によれば、このようなフッ素成分からなる接着体であっても、十分な接着強度で基材同士が接着された所望の形状を有する接着体を容易に得ることができる。
前記不織布、織布、多孔質膜、繊維(チューブ)およびフィルム(シート)としては特に制限されず、従来公知の不織布、織布、多孔質膜、繊維(チューブ)およびフィルム(シート)を用いることができる。
前記基材は、親水化処理等の従来公知の表面処理等の機能化処理などを行った基材であってもよい。本発明の一実施形態によれば、このような機能化処理などを行った基材を用いても、該機能が損なわれていない接着体を得ることができる。
前記不織布や織布を構成する繊維や、前記基材としての繊維の平均繊維径は、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.5μm以上であり、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。
平均繊維径が前記範囲内にあると、機械的強度に優れ、十分な接着強度で基材同士が接着された所望の形状を有する接着体を容易に得ることができる。
本明細書における平均繊維径は、測定対象となる繊維(群)を走査型電子顕微鏡(SEM)観察(倍率:例えば2000倍)し、得られたSEM画像から無作為に20本の繊維を選び、これらの各繊維の繊維径(長径)を測定し、この測定結果に基づいて算出される平均値である。
前記不織布や織布を構成する繊維や、前記基材としての繊維の、下記式で算出される繊維径変動係数は、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.01~0.5である。繊維径変動係数が前記範囲内にあると、繊維径が均一となり、機械的強度に優れ、十分な接着強度で基材同士が接着された所望の形状を有する接着体を容易に得ることができる。
繊維径変動係数=標準偏差/平均繊維径
(なお、「標準偏差」とは、前記20本の繊維の繊維径の標準偏差である。)
前記不織布や織布を構成する繊維や、前記基材としての繊維の繊維長は特に制限されないが、好ましくは0.5mm以上、より好ましくは1mm以上であり、好ましくは100mm以下、より好ましくは50mm以下である。
前記延伸多孔質膜としては特に制限されず、一軸延伸多孔質膜であってもよく、二軸延伸多孔質膜であってもよい。
前記不織布、織布や多孔質膜の空隙率は特に制限されないが、例えば0.1体積%以上、好ましくは30体積%以上であり、例えば95体積%以下、好ましくは90体積%以下である。
本明細書における空隙率は、不織布、織布や多孔質膜を構成する材質の比重と、不織布、織布や多孔質膜の質量実測値とから、空隙がないものとして算出された理論体積と、同不織布、織布や多孔質膜の寸法を測定することにより算出された実測体積との差から下記式により算出することができる。
空隙率(体積%)=(1-(理論体積/実測体積))×100
前記不織布、織布や多孔質膜の目付は、好ましくは100g/m2以下、より好ましくは1~80g/m2である。
前記不織布、織布、多孔質膜、フィルム(シート)の厚さは、通常5μm以上、好ましくは10μm以上であり、通常1mm以下、好ましくは500μm以下である。
前記不織布、織布、多孔質膜、フィルム(シート)は、単層から構成されるもの、同一または異なる2層以上から構成されるものの何れでもよい。
≪接着体の製造方法≫
本発明の一実施形態に係る接着体の製造方法(以下「本方法」ともいう。)は、
基材間に接着剤を配置した構造体を準備する工程Iと、
前記構造体を、液体または気体の二酸化炭素との存在下で接合する工程IIと、
を含み、
前記接着剤が、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度ML1+10が80~115であるフッ素ゴム組成物から得られた接着剤である。
該本方法によれば、前記本接着体を製造することができる。
本方法の一実施形態に係る前記接着体(I)の製造方法(以下「本方法(I)」ともいう。)の具体例は、
前記本方法における前記工程Iと工程IIとの間に、
前記工程Iで得られた構造体を圧力容器に入れる工程1と、
該工程1で得られた前記構造体を有する圧力容器に二酸化炭素を導入する工程2と
を含む。
なお、該工程2は、前記工程IIと実質的に同一の工程として行ってもよい。
本方法の一実施形態に係る前記接着体(II)の製造方法(以下「本方法(II)」ともいう。)の具体例は、
前記工程IIとして、基材を圧着する(圧着して接着する)工程4を含む。
なお、前記基材としては、フッ素系樹脂からなる基材であることが好ましく、この場合、本方法は、加工が難しいフッ素系樹脂からなる基材の新規な加工方法ということもできる。
このような本方法によれば、基材を構成する樹脂等を溶融するような高温の熱をかけることなく、50℃程度以下の温度で、短時間に低コストで接着体を製造でき、得られる接着体には、基本的に二酸化炭素は残留しないため、安全性、制御性および生産性に優れ、クリーンな接着体を容易に得ることができ、機械的強度に優れ、十分な接着強度で基材同士が接着された所望の形状を有する接着体を容易に得ることができる。特に、基材が有する物性、形状、機能等を生かしたまま、接着体を得ることができる。
また、本方法によれば、前記所望の用途に応じて用いられる機能材料を含む接着体を製造する際に、該機能材料が耐熱性に劣る材料であっても、その機能材料が有する機能、性質等を生かした接着体を得ることができる。
本方法(I)によれば、基材同士をプレスしなくても、接着体を形成することができるため、接着体を、低エネルギーコストで、また、簡略化されたプロセスで得ることができる。
さらに、本方法(I)によれば、圧力容器に複数の前記構造体を入れることで、一度の処理(工程2)で複数の接着体を形成することもできるため、複数の接着体を、低エネルギーコストで、また、簡略化されたプロセスで得ることができる。
本方法(I)により、機械的強度に優れ、十分な接着強度で基材同士が接着された所望の形状を有する接着体を得ることができる理由は必ずしも明らかではないが、圧力容器に導入された二酸化炭素により接着剤中のフッ素ゴムが可塑化し、この可塑化により基材同士がかみ合った状態で形状を固定して接着、接合できることによると考えられる。
また、本方法(II)により、機械的強度に優れ、十分な接着強度で基材同士が圧着された所望の形状を有する接着体を得ることができる理由は必ずしも明らかではないが、液体または気体の二酸化炭素の存在下で圧力をかけることで、その二酸化炭素により接着剤中のフッ素ゴムが可塑化し、可塑化した状態で圧力をかけることで、二酸化炭素が亜臨界状態になり、さらに可塑化が進むため、基材がかみ合った状態で形状を固定して接着、接合できることによると考えられる。
[接着剤]
本方法で用いる接着剤としては、ムーニー粘度が前記範囲にあるフッ素ゴム組成物から得られた接着剤であれば特に制限されず、前記接着層の欄に記載のフッ素ゴム組成物と同様の組成物であることが好ましい。
該接着剤としては、具体的には、液状もしくはペースト状の前記フッ素ゴム組成物(該フッ素ゴム組成物自体が接着剤)、液状もしくはペースト状の前記フッ素ゴム組成物の乾燥体(乾燥体自体が接着剤)、前記フッ素ゴム組成物から得られた繊維、不織布またはフィルム(繊維、不織布またはフィルム自体が接着剤)が挙げられる。
本方法で用いる接着剤は、1種でも、2種以上でもよい。
前記液状もしくはペースト状のフッ素ゴム組成物は、前記フッ素ゴムを分散または溶解させることができる溶媒を含んでいてもよく、この場合、前記フッ素ゴムを溶解させることができる溶媒を含んでいることが好ましい。
なお、本発明において、液状とペースト状とに特に区別はない。
該溶媒を含むフッ素ゴム組成物中のフッ素ゴムの濃度は、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。
本方法によれば、用いる接着剤や基材の形状を維持したままの接着体を得ることができるため、本方法の効果がより発揮される等の点からは、前記接着剤として、前記フッ素ゴム組成物から得られた繊維または不織布を用い、基材として、不織布、織布および多孔質膜から選ばれる基材を用いることが好ましい。このような接着剤および基材を用いることで、接着体の全体が多孔質である全多孔質接着体を得ることができる。
前記接着剤としての繊維または不織布を構成する繊維の平均繊維径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.5μm以上であり、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下である。
前記接着剤としての繊維または不織布を構成する繊維の繊維長は特に制限されないが、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.5mm以上、さらに好ましくは1mm以上であり、好ましくは1000mm以下、より好ましくは100mm以下、さらに好ましくは50mm以下である。
前記接着剤としての不織布の空隙率は特に制限されないが、例えば0.1体積%以上、好ましくは30体積%以上であり、例えば95体積%以下、好ましくは90体積%以下である。
前記接着剤としての不織布の目付は、好ましくは100g/m2以下、より好ましくは1~80g/m2である。
前記接着剤としての不織布やフィルムの厚みは、適宜選択すればよいが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上であり、通常1mm以下、好ましくは200μm以下である。
前記接着剤としての不織布は、単層から構成されるもの、材質や繊維径の異なる2層以上から構成されるものの何れでもよい。
前記接着剤としての繊維または不織布は、前記フッ素ゴム組成物を紡糸する工程Aを含む方法で製造することが好ましい。
・工程A
前記工程Aとしては、例えば、電界紡糸(エレクトロスピニング)法、溶融紡糸法、溶融電界紡糸法、スパンボンド法(メルトブロー法)が挙げられるが、これらの中でも、電解紡糸法、溶融紡糸法が好ましく、所望形状の繊維を容易に紡糸することができ、繊維径が小さい繊維を得ることができ、該繊維を用いて得られる不織布等は、空孔率が高くかつ高比表面積となる傾向にある等の点から、特に電界紡糸法が好ましい。
なお、例えば、電界紡糸法により工程Aを行う場合、得られた繊維は、コレクター上に形成されることがあるが、この場合、コレクター上に不織布が形成される。このため、工程Aの一態様は、不織布の製造方法でもある。
なお、不織布を形成するには、具体的には、例えば、電界紡糸法等により、繊維を形成する工程、および、形成された繊維をシート状に集積して不織布を形成する工程を同時に行ってもよいし、繊維を形成する工程を行った後に、形成された繊維を用い、湿式抄紙方式、ウォーターパンチ方式、ケミカルボンド方式、サーマルボンド方式、スパンボンド方式、ニードルパンチ方式、ステッチボンド方式等により、シート状に集積して不織布を形成する工程を行ってもよい。
電界紡糸法により繊維または不織布を形成する際には、好ましくは、必要により溶媒を含むフッ素ゴム組成物が用いられる。
前記フッ素ゴム組成物において、例えば、フッ素ゴムの溶媒への溶解度が低い場合には、紡糸時にフッ素ゴムを繊維形状に保持させる等の点から、1種または2種以上の繊維形成剤を含むことが好ましい。
前記繊維形成剤としては、溶媒に対し高い溶解度を有する有機ポリマーであることが好ましく、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、デキストラン、アルギン酸、キトサン、でんぷん、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、セルロース、ポリビニルアルコールが挙げられる。
前記繊維形成剤を使用する場合の使用量は、溶媒の粘度、溶媒への溶解度にもよるが、フッ素ゴム組成物100質量%に対し、例えば0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上であり、例えば15質量%以下、好ましくは10質量%以下である。
電界紡糸を行う際の条件としては、例えば以下の条件が挙げられる。
印加電圧(紡糸ノズルとファイバー捕集コレクター間の印加電圧)は、好ましくは1kV以上、より好ましくは5kV以上、さらに好ましくは10kV以上であり、好ましくは100kV以下、より好ましくは50kV以下、さらに好ましくは40kV以下である。
紡糸距離(紡糸ノズルとファイバー捕集コレクター間の距離)は、好ましくは5~30cmである。
フッ素ゴム組成物の吐出速度は、好ましくは0.01~3ml/分である。
電界紡糸に用いられる紡糸ノズルの先端径(外径)は、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.2mm以上であり、好ましくは2.0mm以下、より好ましくは1.6mm以下である。
紡糸雰囲気は、特に制御を行わなくてもよいが、相対湿度は、例えば10~50%、温度は、例えば10~35℃とすることが好ましい。
ファイバー捕集コレクターとしては、回転コレクターや平板状のコレクターを用いることができる。回転コレクターを用いると、ドラムを回転させることにより紡糸ノズルから射出された繊維がドラムに巻き取られ、繊維が一定方向に配向した不織布を得ることができる。回転コレクターの回転数は、例えば50~5,000回転/分である。平板状ファイバー捕集コレクターを用いると、無配向な繊維からなる不織布を得ることができる。
溶融紡糸は、例えば、前記フッ素ゴム組成物を熱で溶かした状態にして、紡糸口金(ノズル)から押し出して繊維状にした後、冷却することで行うことができる。溶融紡糸の具体的な方法は特に限定されず、用いる原料に応じて、公知の方法で行うことができる。
・工程B
前記接着剤としての繊維または不織布を製造する際は、前記工程Aのみを行ってもよいが、工程Aで得られた繊維形状(多孔質形状、不織布形状)を長期にわたり維持することができ、引張強度や引張弾性率などの引張特性が向上した繊維を容易に得ることができる等の点から、前記工程Aで得られた繊維を架橋する工程Bを行うことが好ましい。
このような工程Bを経ることで、FKMの架橋体およびFFKMの架橋体から選ばれる少なくとも1種を含む繊維または不織布を得ることができる。
前記工程Bとしては、具体的には、前記工程Aで得られた繊維または不織布に放射線を照射する工程(放射線架橋)、前記工程Aで得られた繊維または不織布に熱をかける工程(熱架橋)等が挙げられ、これらの中でも、短時間で架橋処理が可能であり、工程Aで得られた繊維形状(多孔質形状、不織布形状)を容易に保持することができる等の点から、放射線架橋が好ましい。
なお、ここで、工程Aで得られた繊維とは、前記ノズル等から押し出された直後の繊維であってもよく、コレクター上等に集積された後の繊維(不織布)であってもよい。
前記放射線としては、例えば、X線、ガンマ線、電子線、陽子線、中性子線、重粒子線、アルファー線、ベータ線が挙げられ、これらの中でも、電子線が好ましい。
照射する放射線は、1種単独でもよく、2種以上でもよい。
放射線架橋の方法は、従来公知の方法で行えばよいが、電子線を照射する場合の条件としては、例えば以下の条件が挙げられる。
吸収線量が、好ましくは5kGy以上、より好ましくは10kGy以上、さらに好ましくは20kGy以上であり、好ましくは500kGy以下、より好ましくは300kGy以下、さらに好ましくは150kGy以下となるように電子線を照射することが望ましい。
また、前記吸収線量は、例えば、前記のように繊維または不織布状の接着剤を用いる場合、該繊維や不織布形状を維持したままの形状の接着層を有する接着体を容易に得ることができる等の点から、好ましくは30~100kGyであり、繊維や不織布形状を維持したままの形状の接着層を有する接着体を容易に得ることができ、かつ、接着強度に優れる接着体を容易に得ることができる等の点から、好ましくは30~70kGyである。
前記放射線を照射する際には、架橋反応が阻害されにくく、機械的特性に優れる繊維や不織布を容易に得ることができる等の点から、窒素やアルゴンなどの不活性ガスの雰囲気下で行なうことが好ましい。
前記熱架橋における加熱条件は、用いるフッ素ゴム組成物の組成等に応じて設定すればよいが、例えば、加熱温度としては150~200℃、加熱時間としては1~24時間が挙げられる。
<工程I>
前記工程Iは、基材間に接着剤を配置した構造体を準備する工程であれば特に制限されず、この構造体を形成する際に、所望の用途に応じて、該用途に要求される機能材料を1種以上用いてもよい。該機能材料としては、前記接着体の欄に記載した機能材料と同様の材料が挙げられる。
基材間に接着剤を配置する方法としては特に制限されないが、例えば、
前記フッ素ゴム組成物から予め繊維(ライン状の接着剤を含む)、織布や不織布(格子状の接着剤を含む)、フィルム(球、粒子、ドット状の接着剤を含む)等の接着剤を形成し、該接着剤を基材間に配置する方法;
液状もしくはペースト状の接着剤に基材を浸漬し、または、液状またはペースト状の接着剤を基材上に、所望の形状(例:フィルム状、ライン状、ドット状、格子状)に塗布し、基材間に接着剤が来るように配置する方法(基材間に接着剤が来るように配置する前または基材間に接着剤が来るように配置した後、必要により接着剤を乾燥させてもよい);
が挙げられる。
また、基材間に接着剤を配置する際には、2つ以上の基材を接着剤を介して積層するようにしてもよく、1つの基材の両端部が接するようにし(例:シート状の基材を丸めて両端部が接するようにする)、該接した1つの基材の両端部間に接着剤が来るように配置してもよく、図1のように、長尺の基材1上に接着剤2を配置した積層体を、図2のように棒または筒状部材4などにスパイラル状に巻き付けて基材1間に接着剤2が来るように配置してもよい(なお、図2の3の部分は図1の積層体における基材1の接着剤2側の基材表面と、該積層体の接着剤2側とは反対側の基材表面との間に接着剤2が来るように配置されている基材/接着剤(接着層)/基材の積層部分である。)。
なお、基材間に接着剤を配置する際には、必要により、基材や接着剤を棒等の補助部材に巻き付けながら配置してもよい。
なお、前記構造体は、1つの基材と前記接着剤とを、液体または気体の二酸化炭素との存在下で接合することで、一旦予備体を形成した後、得られた予備体と、該予備体と接着したい所望の基材とを、必要により前記接着剤を用い、基材間に接着剤が来るように配置する工程であってもよい。
特に前記本方法(I)に用いる場合には、前記構造体は、その構造体の状態を維持するため、仮固定手段で基材と接着剤とが接している状態となるように仮固定しておくか、基材と接着剤とが接している状態となるように、手や装置等により、押し付けておく(くせ付けをしておく)ことが好ましい。
該仮固定手段としては、例えば、クリップ、バネ、テープ、ホッチキス、ねじ、釘、針、輪ゴム、結束バンド、錘、磁石が挙げられる。
<工程1>
前記工程1は、前記工程Iで得られた構造体を圧力容器に入れる工程であれば特に制限されず、基材間に接着剤を配置した構造体を圧力容器に入れる際には、1つの構造体を圧力容器に入れてもよく、複数の構造体を圧力容器に入れてもよい。
前記圧力容器としては、工程2で導入される二酸化炭素の圧力に耐えうる容器であれば特に制限されない。該圧力容器の大きさは、形成したい接着体に応じた大きさであればよい。
前記圧力容器としては、例えば、二酸化炭素の導入部と、二酸化炭素の導入量を調整するバルブと、二酸化炭素の排出部と、排出を制御するバルブとを備える容器が挙げられる。
<工程2>
前記工程2は、前記工程1で得られた前記構造体を有する圧力容器に二酸化炭素を導入する工程であれば特に制限されず、液体または気体の二酸化炭素を導入することが好ましい。この工程2により、接着体が形成される。
導入する二酸化炭素として、亜臨界または超臨界状態の二酸化炭素を使用してもよいが、加温機構等を有する装置などを用いなくても二酸化炭素を導入することができる等の点から、亜臨界または超臨界状態の二酸化炭素は用いないことが好ましい。
接着前の基材が有していた、物性、形状、機能等が損なわれることなく、十分な接着強度で基材同士が接着された接着体を容易に得ることができる等の点から、二酸化炭素は、圧力容器中の二酸化炭素の圧力が、好ましくは3MPa以上、より好ましくは4MPa以上、さらに好ましくは5MPa以上となるように、圧力容器に導入することが望ましい。
工程2では、プレス手段によるプレスを行わないことが好ましい。
工程2における接着の際の面圧(基材の積層方向に圧力)は、用いる基材の種類や接着剤の量、所望の接着体の形状等に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは10gf/cm2以上、より好ましくは100gf/cm2以上であり、好ましくは1000gf/cm2以下、より好ましくは500gf/cm2以下である。
面圧が前記範囲にあると、接着前の基材が有している形状(例:不織布等が有する空隙、繊維形状)をほぼ損なうことなく、基材同士が十分に接着した接着体を容易に形成することができる。
工程2では、接着剤中のフッ素ゴムに二酸化炭素が含浸することによる融点降下現象により、該フッ素ゴムを溶融することができると考えられ、加熱しなくても接着体を形成することができる。
従って、工程2は、基材の機能が損なわれず、基材の選択自由度が高く、さらには、機能材料を含む接着体とする場合に、該機能材料が耐熱性に劣る材料であっても、その機能材料が有する機能、性質等を生かした接着体とすることができる等の点から、フッ素ゴムが溶融する温度未満の温度、好ましくは50℃程度以下の温度、より好ましくは外部から熱をかけないで行うことが望ましい。
工程2における温度は、通常0℃以上、好ましくは20℃以上であり、通常40℃以下、好ましくは30℃以下である。
工程2の時間(接着の時間)は、用いる基材や接着剤の種類や量等に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは0.2秒以上、より好ましくは1秒以上であり、好ましくは15分以下、より好ましくは5分以下である。
<工程3>
前記工程Iの際に仮固定手段を用いる場合、該仮固定手段は、通常、前記工程2を行った後に取り除かれる。
本発明の一実施形態では、熱融着により得られた接着体とは異なり、前記工程3を行った後、得られた接着体と、さらに他の基材とを接着させる二次加工も行うことができる。
<工程4>
前記工程4は、前記工程IIとして、基材を圧着する(圧着して接着する)工程、つまり、前記工程Iで得られた構造体における基材同士を、液体または気体の二酸化炭素との存在下で圧着する工程であれば特に制限されない。
前記液体または気体の二酸化炭素としては、フッ素ゴムを迅速に可塑化できると考えられる等の点、より接着強度に優れる接着体を容易に得ることができる等の点から、液体、気液混合状態または液体に近い状態の二酸化炭素であることが好ましい。
なお、工程4では、亜臨界または超臨界状態の二酸化炭素を使用してもよいが、プレス力を低減することができ、加温機構等を有する装置などを用いなくても圧着できる等の点から、亜臨界または超臨界状態の二酸化炭素は存在しないことが好ましい。
前記の通り、液体または気体の二酸化炭素の存在下で圧着すると、接着剤中のフッ素ゴムに二酸化炭素が含浸され、該フッ素ゴムを可塑化することができると考えられ、加熱しなくても接着体を製造することができる。
従って、工程4は、基材の機能が損なわれず、基材の選択自由度が高く、さらには、機能材料を含む接着体とする場合に、該機能材料が耐熱性に劣る材料であっても、その機能材料が有する機能、性質等を生かした接着体とすることができる等の点から、フッ素ゴムが溶融する温度未満の温度、好ましくは50℃程度以下の温度、より好ましくは外部から熱をかけないで圧着することが望ましい。
この場合、工程4における圧着の際の温度は、通常0℃以上、好ましくは20℃以上であり、通常40℃以下、好ましくは30℃以下である。
前記工程4は、具体的には、系に液体または気体の二酸化炭素を導入することで行うことが好ましい。
系に液体または気体の二酸化炭素を導入する際には、該系に導入する、前記構造体および二酸化炭素の順番は特に制限されず、例えば、二酸化炭素を充満させた系に、前記構造体を導入してもよいが、前記構造体を導入した系に、二酸化炭素を導入することが好ましい。
液体の二酸化炭素を導入する場合、気体の二酸化炭素を導入する場合と比べ、液化のための圧縮工程を省略することができ、このため、接着体を短時間で製造できる。
一方、気体の二酸化炭素を導入する場合、液体の二酸化炭素を導入する場合と比べ、プロセスが容易であり、加圧ポンプを不要とすることもでき、装置を簡略化することができる。なお、気体の二酸化炭素を導入する場合、導入した二酸化炭素を加圧することで、二酸化炭素を液化してもよい。この場合、導入したすべての二酸化炭素を液化する必要はなく、少なくとも一部を液化させればよい。
二酸化炭素の導入量は特に制限されないが、気体の二酸化炭素を導入し、圧着を31℃(二酸化炭素の臨界温度)以上の温度で行う場合には、例えば、圧着の際の二酸化炭素の密度が0.4g/mL(液体の二酸化炭素の密度の約半分)以上となるように二酸化炭素を導入する。
また、十分な接着強度で基材同士が圧着された接着体を容易に形成することができる等の点から、気体の二酸化炭素を導入する場合には、系に導入した二酸化炭素の圧力が、好ましくは3MPa以上、より好ましくは4MPa以上、さらに好ましくは5MPa以上となるように二酸化炭素を導入することが望ましい。
工程4における圧着の際の面圧は、用いる基材の種類や量、所望の接着体の形状等に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは4MPa以上、より好ましくは5MPa以上であり、上限は特に制限されないが、例えば50MPa以下である。
なお、前記面圧は、系に導入した二酸化炭素の圧力とプレス圧との和(プレスしない場合には、系に導入した二酸化炭素の圧力)である。
工程4における圧着の時間は、用いる基材や接着剤の種類や量、圧着の際の面圧や温度等に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは0.2秒以上、より好ましくは1秒以上であり、好ましくは15分以下、より好ましくは5分以下である。
工程4は、体積を減少させることが可能な密閉容器中で行ってもよいし、開放系のプレス装置を用いて行ってもよい。
該密閉容器としては、例えば、密閉空間への液体または気体の二酸化炭素の導入部と、二酸化炭素の排出部とを有し、ピストン等の密閉容器の体積を減少させて基材をプレスできる部材を有する容器が挙げられる。
開放系のプレス装置を用いる場合、処理対象の基材全体を覆うような大きな処理容器を用いずに、処理対象物をスポット的に処理でき、例えば、基材を送り出しては位置を変えてプレスを繰り返す方法や、ピストンの代りにローラーでプレスする方法により、連続的に接着体を製造することもできる。
また、本発明の一実施形態によれば、熱融着により得られた接着体とは異なり、前記工程4を行った後、得られた接着体と、さらに他の基材とを圧着させる二次加工も行うことができる。
次に、本発明の一実施形態について実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
[作製例1]
メチルエチルケトン(特級、富士フィルム和光純薬(株)製)に、FKMの合計濃度が20質量%となるように、FKM1(ダイエル G901H、ダイキン工業(株)製、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10):135)70質量%と、FKM2(ダイエル G902、ダイキン工業(株)製、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10):21)30質量%とを溶解させたフッ素ゴム組成物を調製した。
得られたフッ素ゴム組成物の、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)は、96であった。
調製したフッ素ゴム組成物を用い、電界紡糸装置((株)メック製)を用いて、以下の条件で、アルミホイルを張り付けたコレクターの上に、フッ素ゴム繊維を直接紡糸(未架橋フッ素ゴム不織布を形成)した。
(紡糸条件)
電圧:25kV
吐出量:2.0ml/分
吐出時間:1時間
ドラム回転数:300rpm
得られた未架橋フッ素ゴム不織布をSEM(S-3400N、(株)日立ハイテクノロジーズ製、以下のSEMも同様の装置を用いた。)観察し、該不織布を構成する繊維が繊維形状を有していることを確認した。なお、得られた架橋フッ素ゴム不織布の厚みは20μmであり、未架橋フッ素ゴム不織布を構成する繊維の平均繊維径は約1μmであった。
得られた未架橋フッ素ゴム不織布を、アルミホイルから引き剥がすことで、接着層Aを作製した。
[作製例2]
作製例1と同様にして、未架橋フッ素ゴム不織布を形成した後、該未架橋フッ素ゴム不織布に、EB装置(岩崎電気(株)製、CB250/30/20mA)を用い、電子線(EB)を照射した後、アルミホイルを剥離することで、架橋フッ素ゴム不織布を作製した。この照射の際は、室温(21℃)、N2下において、吸収線量が100kGyの条件になるように電子線を照射した。搬送速度は、5m/minとした。
得られた架橋フッ素ゴム不織布をSEM画像で観察し、該不織布を構成する繊維が繊維形状を有していることを確認した。なお、得られた架橋フッ素ゴム不織布の厚みは20μmであり、架橋フッ素ゴム不織布を構成する繊維の平均繊維径は約1μmであった。
得られた架橋フッ素ゴム不織布を、5mm×20mm角にカットすることで、接着層Bを作製した。
[作製例3]
作製例1において、FKM1の使用量を80質量%、FKM2の使用量を20質量%に変更した以外は、作製例1と同様にして、フッ素ゴム組成物を調製した。
得られたフッ素ゴム組成物の、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)は、109であった。
得られたフッ素ゴム組成物を用いた以外は作製例2と同様にして、架橋フッ素ゴム不織布を作製した。
[作製例4]
作製例1において、FKM1の使用量を90質量%、FKM2の使用量を10質量%に変更した以外は、作製例1と同様にして、フッ素ゴム組成物を調製した。
得られたフッ素ゴム組成物の、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)は、120であった。
得られたフッ素ゴム組成物を用いた以外は作製例2と同様にして、架橋フッ素ゴム不織布を作製した。
得られた架橋フッ素ゴム不織布を、5mm×20mm角にカットすることで、接着層Dを作製した。
[作製例5]
作製例1において、FKM1の使用量を50質量%、FKM2の使用量を50質量%に変更した以外は、作製例1と同様にして、フッ素ゴム組成物を調製した。
得られたフッ素ゴム組成物の、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)は、69であった。
得られたフッ素ゴム組成物を用いた以外は作製例2と同様にして、架橋フッ素ゴム不織布を作製した。
得られた架橋フッ素ゴム不織布を、5mm×20mm角にカットすることで、接着層Eを作製した。
[作製例6]
作製例1において、FKM1の使用量を60質量%、FKM2の使用量を40質量%に変更した以外は、作製例1と同様にして、フッ素ゴム不織布を作製した。
得られたフッ素ゴム組成物の、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度(ML1+10)は、86であった。
得られたフッ素ゴム不織布を、5mm×20mm角にカットすることで、接着層Fを作製した。
[実施例1]
PVAを用いて親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布(ZEUS Industrial Products, Inc製、目付け:24g/m2)2枚の間に、作製例1で作製した接着層A(接着層Aを5mm×20mm角にカットしたもの)を配置した積層体の3枚が重なった部分を、クリップで仮止めした。
仮止めした積層体を、圧力計、二酸化炭素導入部および二酸化炭素排出部を有する圧力容器に入れ、次いで、該圧力容器に、ゆっくりと気体の二酸化炭素を1分間かけて入れた(最終的な圧力容器内の圧力:5MPa)後、すぐに二酸化炭素を排出し、クリップを外すことで、接着体を作製した。
得られた接着体は、2枚の親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布が十分な強度で接着していた。
[実施例2]
実施例1において、PVAを用いて親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布2枚の代わりに、該PVAを用いて親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布1枚と、親水処理していないPTFEナノファイバーからなる不織布(ZEUS Industrial Products, Inc製、目付け:40g/m2、30mm角)1枚とを用いた以外は、実施例1と同様にして、接着体を作製した。
得られた接着体は、親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布と親水処理していないPTFEナノファイバーからなる不織布とが十分な強度で接着していた。
[実施例3]
実施例1において、PVAを用いて親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布2枚の代わりに、親水処理していないPTFEナノファイバーからなる不織布(ZEUS Industrial Products, Inc製、目付け:40g/m2、30mm角)2枚を用いた以外は、実施例1と同様にして、接着体を作製した。
得られた接着体は、2枚の親水処理していないPTFEナノファイバーからなる不織布が十分な強度で接着していた。
[実施例4]
PVAを用いて親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布(ZEUS Industrial Products, Inc製、目付け:40g/m2、10×40mm角)2枚の間に、作製例1で作製した接着層A(接着層Aを10mm×10mm角にカットしたもの)を配置した積層体をSUS板の上に置いた。次いで、SUS板に接していないPTFEナノファイバーからなる不織布上の3枚が重なった部分に、磁石を置き、磁力で前記積層体を仮固定した。
仮固定した積層体をSUS板ごと、圧力計、二酸化炭素導入部および二酸化炭素排出部を有する圧力容器に入れ、次いで、該圧力容器に、ゆっくりと気体の二酸化炭素を1分間かけて入れた(最終的な圧力容器内の圧力:5MPa)後、すぐに二酸化炭素を排出し、SUS板と磁石を外すことで、接着体を作製した。
得られた接着体は、2枚の親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布が十分な強度で接着していた。
[実施例5]
PVAを用いて親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布(ZEUS Industrial Products, Inc製、目付け:40g/m2、25mm角)2枚の間に、作製例1で作製した接着層A(接着層Aを25mm×10mm角にカットしたもの)を配置した積層体を、積層方向が重力と平行方向となるように、圧力計、二酸化炭素導入部および二酸化炭素排出部を有する圧力容器の底に置いた。その後、該積層体の3枚が重なった部分上に、外径:Φ19.5mm、重さ:94.7gの錘を置いた。次いで、該圧力容器に、ゆっくりと気体の二酸化炭素を1分間かけて入れた(最終的な圧力容器内の圧力:5MPa)後、すぐに二酸化炭素を排出し、錘を外すことで、接着体を作製した。
得られた接着体は、2枚の親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布が十分な強度で接着していた。
[実施例6]
PVAを用いて親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布(ZEUS Industrial Products, Inc製、目付け:40g/m2、10mm×50mm角)の一方の端に、作製例1で作製した接着層A(接着層Aを10mm×10mm角にカットしたもの)を配置した。次いで、PTFEナノファイバーからなる不織布の接着層Aを配置した側とは反対側の端の10mm角部分が、接着層Aと重なるように丸め、3枚が重なった部分を治具(精密圧縮スプリング(サミニ(株)製)、自由長:10mm、バネ定数:0.209N/mmのばねが組み込まれた固定治具)をばねの長さが5mmになるまで締め付けた状態で仮固定することで、リング状の積層体を形成した。
形成したリング状の積層体を、圧力計、二酸化炭素導入部および二酸化炭素排出部を有する圧力容器に入れた以外は実施例1と同様にして、接着体を作製した。
得られた接着体は、1枚の親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布の両端が十分な強度で接着したリング状の接着体であった。
[実施例7]
実施例1において、接着層Aの代わりに、作製例2で作製した接着層Bを用いた以外は、実施例1と同様にして、接着体を作製した。
得られた接着体は、2枚の親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布が十分な強度で接着していた。
[実施例8]
実施例1において、接着層Aの代わりに、作製例6で作製した接着層Fを用いた以外は、実施例1と同様にして、接着体を作製した。
得られた接着体は、2枚の親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布が十分な強度で接着していた。
[実施例9]
PTFEナノファイバーからなる不織布(ZEUS Industrial Products, Inc製、目付け:24g/m2、300mm×20mm、図1における基材1)上に、作製例1で作製した接着層A(接着層Aを300mm×5mmにカットしたもの、図1における接着剤2)を配置した積層体を、φ6mmのSUS製の管(筒状部材)に、図2の積層部分3の長さが5mmとなるようにして、図2に示すようにスパイラル状に巻き付けた。
スパイラル状に巻き付けた積層体を有するSUS製の管を、圧力計、二酸化炭素導入部および二酸化炭素排出部を有する圧力容器に入れ、次いで、該圧力容器に、ゆっくりと気体の二酸化炭素を1分間かけて入れた(最終的な圧力容器内の圧力:5MPa)後、すぐに二酸化炭素を排出し、SUS製の管を抜き取ることで、接着体を作製した。
得られた接着体は、チューブ状(筒状)であり、接着部分(図2の基材/接着層/基材の積層部分3)では、PTFEナノファイバーからなる不織布が十分な強度で接着していた。なお、下記表1における平均剥離強度は、得られた接着体の図2における基材/接着剤(接着層)/基材の積層部分3の剥離強度の測定値である。
[比較例1]
実施例7において、二酸化炭素を導入しない以外は実施例7と同様にして、接着体を作製しようとしたが、クリップを外した際に、2枚の親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布が剥離してしまい、2枚の親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布は接着しなかった。つまり、所望の接着体を作製することができなかった。
[比較例2]
実施例7において、接着層Bの代わりに、作製例4で作製した接着層Dを用いた以外は、実施例7と同様にして、接着体を作製した。
得られた接着体は、2枚の親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布が十分な強度で接着していなかった。つまり、所望の接着体を作製することができなかった。
[比較例3]
実施例7において、接着層Bの代わりに、作製例5で作製した接着層Eを用いた以外は、実施例7と同様にして、接着体を作製した。
得られた接着体は、2枚の親水処理したPTFEナノファイバーからなる不織布が十分な強度で接着していなかった。つまり、所望の接着体を作製することができなかった。
<剥離強度試験>
得られた接着体の機械物性として、万能引張試験機(EZ-test、(株)島津製作所製)を用い、1mm/sの速度にて接着体を接着方向に引き裂いた(接着面に垂直方向に引張り荷重かけた)時の、変位5~10mm(引き裂いてから5~10秒後)における接着体の平均剥離強度(N/10mm)を測定した。
平均剥離強度が1N/10mm以上の場合をAAと評価し、平均剥離強度が0.3N/10mm以上1N/10mm未満の場合をBBと評価し、平均剥離強度が0.3N/10mm未満の場合をCCと評価した。結果を表1に示す。なお、接着しなかった場合は、表1において「接着なし」と示す。
Figure 0007679980000001
[実施例10]
作製例1と同様にして、未架橋フッ素ゴム不織布を形成した後、該未架橋フッ素ゴム不織布に、EB装置(岩崎電気(株)製、CB250/30/20mA)を用い、電子線(EB)を照射した後、得られた架橋フッ素ゴム不織布を、アルミホイルから引き剥がし、5mm×20mm角にカットすることで、接着層を作製した。この照射の際は、室温(21℃)、N2下において、吸収線量が、30、40、50、60、70、80または100kGyの条件になるように電子線を照射した。
PTFEナノファイバーからなる不織布(ZEUS Industrial Products, Inc製、目付け:24g/m2)2枚の間に、作製した接着層を配置することで得られた積層体の3枚が重なった部分を、手で軽く押し付けた。
押し付けた積層体を、圧力計、二酸化炭素導入部および二酸化炭素排出部を有する圧力容器に入れ、次いで、該圧力容器に、ゆっくりと気体の二酸化炭素を1分間かけて入れた(最終的な圧力容器内の圧力:6MPa)後、すぐに二酸化炭素を排出し、接着体を作製した。
作製した接着体を用い、前記と同様にして、平均剥離強度を測定した。結果を表2に示す。
Figure 0007679980000002
[実施例11]
平均繊維径が900nmであるPTFEナノファイバーからなる不織布(ZEUS Industrial Products, Inc製、目付け:24g/m2)2枚をそれぞれφ19の円形に打ち抜くことで基材を作製した。
また、作製例2で作製した架橋フッ素ゴム不織布をφ19の円形に打ち抜くことで接着剤を作製した。
ピストン、二酸化炭素導入部および二酸化炭素排出部を有する密閉可能な容器(口径:φ20mm、特開2018-099885号公報に記載の容器)に、得られた基材、得られた接着剤、得られた基材がこの順となるように積層した積層体を入れ、そこに、室温(25℃)で、二酸化炭素の蒸気圧(ボンベ圧:6MPa)に相当する二酸化炭素を導入し、ピストンを下げて容器内の体積を減少させて(二酸化炭素を液化させながら)、加重500Nの圧力を10秒間かけることで、2枚の基材を接着剤(架橋フッ素ゴム不織布)にて圧着した。その後、その圧力のまま、二酸化炭素を瞬時に排出し、次いで、圧力を開放した後、得られたφ20mmの接着体(圧着体)を容器から取り出した。
なお、前記積層する際には、基材と接着剤との間の一部に(外部に突出するように)、前記剥離強度試験における引き剥がし箇所(ベロ)となるポリイミド膜を挟んだ。
得られた接着体(圧着体)を用いて、前記と同様にして平均剥離強度を測定した。結果を表3に示す。
[実施例12]
実施例11において、作製例2で作製した架橋フッ素ゴム不織布の代わりに、作製例3で作製した架橋フッ素ゴム不織布を用いた以外は実施例11と同様にして、接着体(圧着体)を作製した。得られた接着体(圧着体)を用い、前記と同様にして平均剥離強度を測定した。結果を表3に示す。
[比較例4]
実施例11において、二酸化炭素を導入しない以外は実施例11と同様にして、接着体(圧着体)を作製した。
得られた接着体(圧着体)は基材と接着剤(架橋フッ素ゴム不織布)とが接着しなかった。つまり、所望の接着体(圧着体)を作製することができなかった。
[比較例5]
実施例11において、作製例2で作製した架橋フッ素ゴム不織布の代わりに、作製例4で作製した架橋フッ素ゴム不織布を用いた以外は実施例11と同様にして、接着体(圧着体)を作製した。
得られた接着体(圧着体)は、基材と接着剤(架橋フッ素ゴム不織布)との接着が十分ではなく(平均剥離強度:0.3N/10mm未満)、基材と接着剤とが剥離してしまった。つまり、所望の接着体(圧着体)を作製することができなかった。
[比較例6]
実施例11において、作製例2で作製した架橋フッ素ゴム不織布の代わりに、作製例5で作製した架橋フッ素ゴム不織布を用いた以外は実施例11と同様にして、接着体(圧着体)を作製した。
得られた接着体(圧着体)は、基材と接着剤(架橋フッ素ゴム不織布)との接着が十分ではなく(平均剥離強度:0.3N/10mm未満)、基材と接着剤とが剥離してしまった。つまり、所望の接着体(圧着体)を作製することができなかった。
Figure 0007679980000003
1:基材
2:接着剤
3:基材/接着剤(接着層)/基材の積層部分
4:棒または筒状部材

Claims (11)

  1. 基材同士を接着する接着層を形成するためのフッ素ゴム組成物であって、
    液体、気液混合状態または密度が0.4g/mL以上の状態にある二酸化炭素の存在下で基材同士を接着するためのフッ素ゴム組成物であり、
    前記フッ素ゴム組成物が、フルオロエラストマーおよびパーフルオロエラストマーから選ばれる少なくとも1種のフッ素ゴムを含み、かつ、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度ML1+10が80~115である
    フッ素ゴム組成物
  2. 前記フッ素ゴム組成物が、
    ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度ML1+10が40~150であるフッ素ゴム(A1)と、
    ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度ML1+10が10以上40未満であるフッ素ゴム(A2)と
    を含む、請求項1に記載のフッ素ゴム組成物
  3. 前記フッ素ゴムが、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系重合体を含む、請求項1または2に記載のフッ素ゴム組成物
  4. 接着体の製造方法であって、
    基材間に接着剤を配置した構造体を準備する工程と、
    前記構造体を圧力容器に入れる工程と、
    前記圧力容器に二酸化炭素を導入する工程と、
    前記構造体を、液体または気体の二酸化炭素との存在下で接合する工程と、
    を含み、
    前記接着剤が、ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度ML1+10が80~115であるフッ素ゴム組成物から得られた接着剤であ
    前記圧力容器に二酸化炭素を導入する工程が、液体または気体の二酸化炭素を、圧力容器中の圧力が3MPa以上となるように導入する工程である、
    接着体の製造方法。
  5. 前記フッ素ゴム組成物が、フルオロエラストマーおよびパーフルオロエラストマーから選ばれる少なくとも1種のフッ素ゴムを含む、請求項4に記載の接着体の製造方法。
  6. 前記フッ素ゴム組成物が、
    ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度ML1+10が40~150であるフッ素ゴム(A1)と、
    ASTM D 1646に準拠して測定した121℃におけるムーニー粘度ML1+10が10以上40未満であるフッ素ゴム(A2)と
    を含む、請求項4または5に記載の接着体の製造方法。
  7. 前記フッ素ゴム組成物が、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系重合体を含む、請求項のいずれか1項に記載の接着体の製造方法。
  8. 前記接着剤が、液状もしくはペースト状の前記フッ素ゴム組成物、液状もしくはペースト状の前記フッ素ゴム組成物の乾燥体、または、前記フッ素ゴム組成物から得られた繊維、不織布もしくはフィルムである、請求項のいずれか1項に記載の接着体の製造方法。
  9. 前記接着剤が、
    前記フッ素ゴム組成物を紡糸する工程A、および、
    前記工程Aで得られた繊維を架橋する工程B
    を含む方法で得られたフッ素ゴム繊維またはフッ素ゴム不織布である、
    請求項のいずれか1項に記載の接着体の製造方法。
  10. 前記基材の少なくとも1つが、不織布、織布、多孔質膜または繊維である、請求項のいずれか1項に記載の接着体の製造方法。
  11. 前記基材が、不織布、織布および多孔質膜から選ばれる基材であり、
    前記接着剤が、前記フッ素ゴム組成物から得られた繊維または不織布である、
    請求項10のいずれか1項に記載の接着体の製造方法。
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