熱硬化性熱膨張性接着シートおよびその製造方法
【課題】２つの要素間の空間を埋めつつ、これらの要素同士を高い信頼性で接着することが可能であり、取り扱い性に優れた接着シート、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】熱硬化性熱膨張性接着シート１０は、第１面２２および第１面の反対側に第２面２４を有し、連通口を有する基材と、基材の第１面に形成された、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含む第１接着層３０とを有する。熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤は、加熱時に基材の連通口を通過して基材の第２面上に第２接着層４０を形成する。
【解決手段】熱硬化性熱膨張性接着シート１０は、第１面２２および第１面の反対側に第２面２４を有し、連通口を有する基材と、基材の第１面に形成された、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含む第１接着層３０とを有する。熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤は、加熱時に基材の連通口を通過して基材の第２面上に第２接着層４０を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、２つの要素間の空間を埋めつつ、これらの要素同士を接着するための接着シート、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エポキシ接着剤は、優れた耐熱性および高い接着強度を有するため、構造接着に広く使用されている。高いガラス転移温度（Ｔｇ）および／または低い熱膨張率（ＣＴＥ）を有する様々なエポキシ接着剤が開発されている。液体エポキシ接着剤は、簡単な製造装置で製造することができ、多くの用途を有している。しかしながら、液体エポキシ接着剤は、粘度調整、コーティングなどで正確さが要求されることなど、使用時の作業性に問題が生じる場合がある。
【０００３】
例えば、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モーターはローターコアを有し、ローターコアのスロットにはマグネットが挿入されている。図１にＩＰＭモーターの概略断面図を示す。図１において、ＩＰＭモーター１００は、ローターコア１２０とその周りに配置されたコイル１３０を有し、ローターコア１２０にはマグネット１１０が埋め込まれている。マグネットは、一般に液体エポキシ接着剤または液体シリコーン接着剤を用いてローターコアに接着されている。このような液体接着剤を用いてマグネットをローターコアに接着する場合、液体接着剤でコーティングしたマグネットをローターコアのスロットに挿入する。しかし、ローターコアのスロットのサイズはマグネットのサイズとほとんど同じ（ローターコアのスロットの内壁とマグネットのクリアランスはわずか８０〜１５０μｍ）であるため、マグネットにコーティングした液体接着剤の大半はスロット内部に入らず、マグネットとローターコアの接着に寄与せずに廃棄されてしまう。
【０００４】
マグネットの挿入角度が適切でない場合、スロットに挿入されたマグネットの表面またはその一部において、マグネットとローターコアを十分な強度で接着するのに十分な量の液体接着剤が残存しない場合がある。また、液体接着剤の硬化に使用される高温雰囲気下でローターコアは膨張し、ローターコアのスロットの内壁とマグネットのクリアランスはさらに小さくなる。その結果、未硬化の液体接着剤の一部がスロットの外に排出され、スロット内部の接着剤の量が減少してしまう場合がある。このように、マグネットとローターコアを高い信頼性で接着することは従来困難であった。
【０００５】
特許文献１（特開平５−１７９２１３号）は、「液状もしくは粘稠半固形の未硬化接着剤と、膨張性材料とから成る膨張性接着剤」を記載している。
【０００６】
特許文献２（特開２００７−１０６９６３号）は、「（ａ）常温で固体である成膜性樹脂、（ｂ）常温で液状または半固形状エポキシ樹脂、（ｃ）潜在性硬化剤、（ｄ）熱膨張カプセル、（ｅ）潤滑性微粒子粉末とからなる成分を成膜してなることを特徴とする加熱膨張性シート状接着剤組成物」を記載している。
【０００７】
特許文献３（米国特許出願公開第２００４／０２６６８９９号）は、「熱可塑性ポリマーで変成された膨張性エポキシ樹脂系システム」を記載している。
【０００８】
特許文献４（米国特許出願公開第２００６／０１８８７２６号）は、「高い膨張性を有する熱硬化性熱膨張性組成物」を記載している。
【０００９】
特許文献５（国際公開第２００４／６０９８４号）は、「熱で活性化するエポキシ接着剤」を記載している。
【００１０】
特許文献６（国際公開第２０１０／０１４５６５号）は、「強化された膨張性エポキシ樹脂」を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−１７９２１３号
【特許文献２】特開２００７−１０６９６３号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０２６６８９９号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／０１８８７２６号
【特許文献５】国際公開第２００４／６０９８４号
【特許文献６】国際公開第２０１０／０１４５６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本開示は、ＩＰＭモーターのマグネットとローターコアのような、２つの要素間の空間を埋めつつ、これらの要素同士を高い信頼性で接着することが可能であり、取り扱い性に優れた接着シート、およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の一実施態様によれば、第１面および前記第１面の反対側に第２面を有し、連通口を有する基材と、前記基材の第１面に形成された、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含む第１接着層とを有し、前記熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が、加熱時に前記基材の前記連通口を通過して前記基材の第２面上に第２接着層を形成する、熱硬化性熱膨張性接着シートが提供される。
【００１４】
本開示の別の実施態様によれば、第１面および前記第１面の反対側に第２面を有し、連通口を有する基材を用意し、（ａ）熱硬化性エポキシ樹脂、（ｂ）潜在性硬化剤、（ｃ）熱膨張性カプセル、および（ｄ）溶媒を含む熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物を前記基材の第１面に適用して、第１接着層を形成することを含む、熱硬化性熱膨張性接着シートの製造方法であって、前記熱硬化性エポキシ樹脂が前記溶媒に溶解性であり、前記潜在性硬化剤および前記熱膨張性カプセルが前記溶媒に不溶性である、熱硬化性熱膨張性接着シートの製造方法が提供される。
【００１５】
本開示の別の実施態様によれば、第１の要素と第２の要素を接着する方法であって、上記熱硬化性熱膨張性接着シートを前記第１の要素と前記第２の要素の間に配置し、前記熱硬化性熱膨張性接着シートを熱硬化して、前記第１の要素と前記第２の要素の間の空間を埋めつつ、前記第１の要素と前記第２の要素を接着することを含む、方法が提供される。
【００１６】
本開示の別の実施態様によれば、第１の要素、第２の要素、および熱硬化した上記熱硬化性熱膨張性接着シートを含み、熱硬化した上記熱硬化性熱膨張性接着シートによって、前記第１の要素と前記第２の要素の間の空間が埋められ、かつ前記第１の要素と前記第２の要素が接着されている、物品が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートは、加熱前の段階では、基材の第２面に接着層を有しない。そのため、基材の第１面に形成された第１接着層を介して当該接着シートが適用された要素を容易に取り扱うことができる。例えば、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートが貼り付けられたマグネットを、ＩＰＭモーターのローターコアの狭いスロットにスムーズに挿入することができる。このとき、接着シートの接着面と反対側の面、すなわち接着層を有しない面がマグネットをローターコアに挿入するときのスリップ面として機能する。
【００１８】
また、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートの第１接着層は熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含み、この熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤は、加熱時に溶融および膨張して基材の連通口を通過し、その基材の第２面上に第２接着層を形成する。そのため、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートを用いると、熱硬化によって、接着しようとする２つの要素間の空間を膨張した熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤で埋めると同時に、２つの要素をそれらの間に配置された接着シートを介して接着することができる。例えば、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートをマグネットに適用し、そのマグネットをＩＰＭモーターのローターコアのスロットに挿入し、加熱することにより、ＩＰＭモーターのマグネットとローターコアを高い信頼性で接着することができる。また、液体接着剤を使用した場合と異なり、接着シートに含まれる熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を、２つの要素間の接着に有効に利用することができる。
【００１９】
なお、上述の記載は、本発明の全ての実施態様および本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＩＰＭモーターの概略断面図である。
【図２】本開示の一実施態様による熱硬化性熱膨張性接着シートの断面図である。
【図３】本開示の一実施態様による熱硬化性熱膨張性接着シートを加熱したときに、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が膨張する様子を示す断面図である。
【図４】本開示の一実施態様による熱硬化性熱膨張性接着シートをマグネットに適用して、ローターコアのスロットにマグネットを挿入する様子を示す概略図である。
【図５】実施例の重ね合わせ剪断強度（ＯＬＳＳ）試験で作製した試験片の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の代表的な実施態様を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されない。
【００２２】
図２に、本開示の一実施態様の熱硬化性熱膨張性接着シートの断面図を示す。熱硬化性熱膨張性接着シート１０は、第１面２２および第１面の反対側に第２面２４を有し、気孔、空隙、穿孔などの連通口を有する基材２０と、基材の第１面２２に形成された、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含む第１接着層３０とを有する。図３に、本開示の一実施態様の熱硬化性熱膨張性接着シートを加熱したときに、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が膨脹する様子を示す。第１接着層３０の熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤は、加熱時に溶融および膨張して、基材２０の気孔、空隙、穿孔などの連通口を通過して、基材２０の第２面２４に到達する（図３中段）。その結果、基材２０の第２面２４上に連続または不連続の第２接着層４０が形成される（図３下段）。この熱硬化性熱膨張性接着シートは、加熱前の段階では第１接着層を有する第１面のみが被着体に対して仮固定する機能を有する。被着体に対して仮固定する機能とは、例えば、常温粘着性、あるいはホットメルト接着剤が有するような、短時間の加温工程により発現する粘着性などを利用して、被着体に熱硬化性熱膨張性接着シートを一時的に固定できる機能を意味する。この第１面の機能を利用して接着しようとする２つの要素のうち一方の要素に接着シートを適用することができる。この要素の接着シート適用面に近接して他方の要素を配置した後（他方の要素は接着シート適用面に接触していなくてもよい）、接着シートを所定の温度に加熱すると、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が膨張することにより、接着シートの長さ、幅および厚さのうち少なくとも一つの次元の寸法が大きくなる。その結果、２つの要素間の空間を埋めることができ、かつ基材の第１面および第２面の両方に形成された接着層によって、これら２つの要素同士を接着することができる。
【００２３】
連通口を有する基材として、従来知られている様々な基材、例えば、紙、不織布、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリマーを含む多孔質フィルム、金属メッシュ、パンチングフィルムなどを使用することができる。連通口とは、基材の第１面と第２面をつなぐ空間的に連続する１または複数の開口部を意味する。連通口の大きさは、後述する潜在性硬化剤が通過できるように決定することができる。潜在性硬化剤が通過できないほど連通口の大きさが小さい場合、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤に含まれる熱硬化性エポキシ樹脂と潜在性硬化剤が分離して、硬化不良が生じる場合がある。例えば、円形またはほぼ円形の連通口の場合、その直径は、例えば、約１μｍ以上、または約１０μｍ以上であることが有利である。接着シートを適用した要素に滑り性を付与することが望まれる場合、表面の摩擦力が小さい基材、例えば不織布、多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムなどを使用することが有利である。表面の摩擦力が小さい基材として、安価であることから不織布を使用することが特に有利である。基材に滑り剤などを用いた表面処理を行って表面の摩擦力を低減することもできる。
【００２４】
基材の厚さは、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が加熱時に基材の連通口を通過して基材の第２面に到達することができ、かつ接着シートの製造時に熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が基材の第２面に浸出しないような値とすることができる。基材の厚さは、例えば、約１μｍ以上、約５μｍ以上、または約１０μｍ以上、約５ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、または約１ｍｍ以下とすることができる。ＩＰＭモーターのマグネットとローターコアの接着のように、狭い隙間に接着シートが挿入される用途においては、例えば、約１μｍ以上、または約５μｍ以上、約２００μｍ以下、または約１００μｍ以下とすることができる。基材として不織布を使用する場合、不織布の坪量は、例えば、約２ｇ／ｍ２以上、または約４ｇ／ｍ２以上、約２００ｇ／ｍ２以下、または約１００ｇ／ｍ２以下とすることができる。
【００２５】
基材の第１面に形成された第１接着層は、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含む。第１接着層は、上述したような被着体に対して仮固定する機能を第１面に付与する。熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤は、（ａ）熱硬化性エポキシ樹脂、（ｂ）潜在性硬化剤、および（ｃ）熱膨張性カプセルを含むことができる。潜在性硬化剤は、加熱により熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を硬化させて、接着層の接着力を高めることができる。熱膨張性カプセルは、加熱によって溶融した熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤の膨張を促進する。第１接着層の厚さは、例えば、約１μｍ以上、約５μｍ以上、または約１０μｍ以上、約５ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、または約１ｍｍ以下とすることができる。ＩＰＭモーターのマグネットとローターコアの接着のように、狭い隙間に接着シートが挿入される用途においては、例えば、約１μｍ以上、または約５μｍ以上、約２００μｍ以下、または約１００μｍ以下とすることができる。
【００２６】
使用する熱硬化性エポキシ樹脂の物性、例えば流動性、可塑性、軟化点、溶融粘度、ガラス転移点（Ｔｇ）、貯蔵弾性率などは、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートの有する機能、すなわち加熱前における第１接着層の仮固定機能、および加熱時における第２接着層の形成機能の双方と密接に関係すると考えられる。例えば、熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点、後述する潜在性硬化剤の活性化温度、および後述する熱膨張性カプセルの膨張開始温度は互いに密接に関係している。より具体的には、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートの有する機能を効果的に発揮するためには、熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点が、潜在性硬化剤の活性化温度以下、かつ熱膨張性カプセルの膨張開始温度以下であることが有利である。熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点を潜在性硬化剤の活性化温度以下とすると、熱硬化性熱膨張性接着シートの製造工程に溶融コーティングまたは溶液コーティングが含まれる場合に、これらのコーティング工程およびそれに伴う乾燥工程中に熱硬化性エポキシ樹脂がゲル化することを防止できる。熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点を熱膨張性カプセルの膨張開始温度以下とすると、熱膨張性カプセルが膨張する温度で樹脂は流動性を示すことから、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を十分に膨張させることができる。熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７に規定される環球式軟化点試験法を用いて測定される。
【００２７】
熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点を調整するために、複数のエポキシ樹脂を混合してもよい。比較的低い軟化点を有する熱硬化性エポキシ樹脂または液体の熱硬化性エポキシ樹脂は、熱硬化性エポキシ樹脂に常温粘着性または短時間の加温工程により発現する粘着性を付与することができ、加熱時の流動性を高めることにも寄与する。比較的高い軟化点を有するまたは半固体の熱硬化性エポキシ樹脂は、第１接着層の形状を常温で保持して、加熱前に熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が基材に過度に浸透することを防止または抑制することができる。このような熱硬化性エポキシ樹脂の混合物を使用すると、熱硬化性エポキシ樹脂の物性を容易かつ細かく調整することができる。
【００２８】
使用できる熱硬化性エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのビスフェノールエポキシ樹脂、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルなどの脂肪族骨格を有するエポキシ樹脂、トリグリシジルアミノフェノールなどのグリシジルアミン型エポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂などの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、およびこれらの混合物が使用できるが、これらに限定されるものではない。熱硬化性エポキシ樹脂は、熱可塑性成分として、フェノキシ樹脂（ビスフェノール類とエピクロルヒドリンより合成されるポリヒドロキシポリエーテル）をさらに含んでもよい。フェノキシ樹脂を添加すると、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤の成膜性を高めることができる場合がある。
【００２９】
熱硬化性エポキシ樹脂の数平均分子量は、標準ポリスチレン換算で、一般に、約１００以上、または約３００以上であり、約１０００００以下、または約６００００以下とすることができる。熱硬化性エポキシ樹脂のエポキシ当量は、一般に、約５０ｇ／当量以上、または約８０ｇ／当量以上、約５００００ｇ／当量以下、または約３００００ｇ／当量以下とすることができる。熱硬化性エポキシ樹脂は、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤の基本的成分である。そのため、その他の成分の量は、熱硬化性エポキシ樹脂１００質量部を基準として記載される。
【００３０】
潜在性硬化剤は、常温では熱硬化性エポキシ樹脂を硬化する活性をもたないが、加熱によって活性化し、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を硬化することができる硬化剤である。例えば、従来知られている微粒状の潜在性硬化剤は、常温では熱硬化性エポキシ樹脂に不溶であり、加熱すると可溶化して熱硬化性エポキシ樹脂を硬化することができる。潜在性硬化剤として、従来知られている潜在性硬化剤、例えば、ジシアンジアミドおよびその誘導体、ヒドラジド化合物、三フッ化ホウ素−アミン錯体、常温で微粒状のイミダゾール化合物、アミン化合物とエポキシ化合物との反応生成物（アミン−エポキシ付加物）、アミン化合物とイソシアネート化合物または尿素化合物との反応生成物（尿素付加物）などが使用できる。２種以上の潜在性硬化剤の組み合わせを使用してもよい。潜在性硬化剤は、熱硬化性エポキシ樹脂１００質量部を基準として、約０．５質量部以上、約１質量部以上、約２質量部以上、または約３０質量部以下、約２０質量部以下、または約１０質量部以下の量で使用することができる。室温で良好な貯蔵安定性を示し、好適な活性化温度を有することから、ジシアンジアミドとアミン−エポキシ付加物（例えば商品名ＰＮ−５０、味の素ファインテクノ株式会社製など）の組み合わせが特に有利に使用できる。
【００３１】
潜在性硬化剤の活性化温度は、上述したとおり、熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点が潜在性硬化剤の活性化温度以下となるように選ばれることが有利である。ここで、潜在性硬化剤の活性化温度とは、ＤＳＣ（示差走査熱量計）を用いて測定した温度と定義される（測定条件：使用した熱硬化性エポキシ樹脂と潜在性硬化剤の混合物を試料として、室温から１０℃／分で昇温させる）。潜在性硬化剤の活性化温度は、例えば、約８０℃以上、または約１２０℃以上、約１８０℃以下、または約１６０℃以下の範囲から選ぶことができる。
【００３２】
熱膨張性カプセルは、ガスバリアー性を有する熱可塑性樹脂をシェルとし、シェルの内部に熱膨張剤を内包させたマイクロカプセルである。熱膨張性カプセルを加熱すると、シェルの熱可塑性樹脂が軟化し、熱膨張剤の体積が増大することにより、カプセルが膨張する。熱膨張剤として例えば低沸点物質が使用され、低沸点物質の気化がカプセルの膨張に利用される。熱膨張性カプセルの膨張開始温度は、潜在性硬化剤の活性化温度よりも低いことが望ましい。このようにすることで、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が膨張する前に硬化してしまうことをより効果的に防止または制御することができる。また、熱膨張性カプセルの膨張開始温度は、上述したとおり、熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点が熱膨張性カプセルの膨張開始温度以下となるように選ばれることが有利である。ここで、熱膨張性カプセルの膨張開始温度とは、熱膨張性カプセルの体積変化が生じる温度である。熱膨張性カプセルの膨張開始温度は、例えば、約７０℃以上、または約１００℃以上、約２００℃以下、または約１８０℃以下の範囲から選ぶことができる。
【００３３】
硬化した接着層に要求される強度および接着力、接着シートに要求される膨張率などに応じて、熱膨張性カプセルの量および体積膨張率を適宜決定することができる。例えば、熱膨張性カプセルは、熱硬化性エポキシ樹脂１００質量部を基準として、約０．１質量部以上、約０．５質量部以上、約１質量部以上、約５０質量部以下、約３０質量部以下、または約２０質量部以下の量で使用することができる。熱膨張性カプセルの体積膨張率は、例えば、約２倍以上、または約５倍以上、約１００倍以下、または約５０倍以下とすることができる。
【００３４】
熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤は、任意成分として、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などの酸化防止剤、コア−シェル型強化剤などの強化剤、エポキシ変性アルコキシシランなどのシランカップリング剤、ヒュームドシリカなどのチキソトロピー剤、アルミナ、窒化ホウ素などの熱伝導性フィラーなどをさらに含んでもよい。
【００３５】
基材と第１接着層を含む熱硬化性熱膨張性接着シートの厚さは、例えば、約１μｍ以上、約５μｍ以上、または約１０μｍ以上、約５ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、または約１ｍｍ以下とすることができる。ＩＰＭモーターのマグネットとローターコアの接着のように、狭い隙間に接着シートが挿入される用途においては、例えば、約１μｍ以上、または約５μｍ以上、約２００μｍ以下、または約１００μｍ以下とすることができる。熱膨張性シートは、第１接着層の上にライナーを備えていてもよい。
【００３６】
本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートは、上記熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤、および熱膨張性カプセル、ならびに必要に応じて上記任意成分をふくむ、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物を上記基材の第１面に適用して、第１接着層を形成することにより製造することができる。熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物は、バーコーティング、ロールコーティングなどのコーティング、溶融押出など、従来知られている方法で基材の上に適用することができる。熱硬化性エポキシ樹脂の溶融粘度が低い場合は、無溶媒で溶融コーティング法を使用することもできる。ライナー上に熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物を適用して第１接着層を形成し、その上に基材を積層することによって、第１接着層を基材の第１面上に転写してもよい。
【００３７】
薄い第１接着層または均一な厚さの第１接着層が必要とされる場合、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物に溶媒を加えて組成物の粘度を調節し、溶液コーティング法によって当該組成物を基材の第１面またはライナーに適用し、必要に応じて乾燥することによって、第１接着層を形成することが有利である。この場合、使用する溶媒に対して、熱硬化性エポキシ樹脂が溶解性であり、潜在性硬化剤および熱膨張性カプセルが不溶性であることが、優れた貯蔵安定性を有する接着シートを製造するために望ましい。そのような溶媒として、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステルが挙げられる。
【００３８】
上記溶媒に代えて、または上記溶媒と一緒に、ヒュームドシリカなどのチキソトロピー剤を使用して、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物の塗工性を改善することもできる。また、チキソトロピー剤を使用すると、接着シートの保管時に、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が基材の連通口、例えば気孔、空隙、穿孔などを通過することを防止または抑制することができる。
【００３９】
本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートは、２つの要素間の空間を埋めることが要求される、様々な両面接着用途に使用することができる。例えば、図４に示すように、熱硬化性熱膨張性接着シート１０の第１接着層がマグネット１１０に接するように、接着シート１０をマグネット１１０の上に適用し、そのマグネットをＩＰＭモーターのローターコア１２０のスロット１４０に挿入し、例えば１２０〜１８０℃で１０分間〜２時間加熱することにより、マグネット１１０をローターコア１２０に接着することができる。
【実施例】
【００４０】
本実施例では、以下の表１に記載の材料を使用した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
＜重ね合わせ剪断強度（ＯＬＳＳ）試験＞
重ね合わせ剪断強度（ＯＬＳＳ）試験で作製した試験片の断面を図５に示す。メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を用いた拭き取りによって表面処理した２枚のＳＰＣＣ−ＳＢ鋼板５０、およびスペーサ６０によって画定される直方体空間の内部に、第１接着層３０が一方の鋼板に接するようにして、熱硬化性熱膨張性接着シート１０を配置した。鋼板の寸法は長さ５０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ１．６ｍｍであり、接着シートは１２．５ｍｍ×２５ｍｍの矩形であった。スペーサの厚さは、接着シートの２倍（１００μｍ）、または接着シートの厚さの３倍（１５０μｍ）とした。次に、１６０℃で３０分間加熱して、接着シートの熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を溶融、膨張および硬化させて、ＯＬＳＳ試験の試験片を作製した。試験片の２枚の鋼板を２５℃、引張速度５ｍｍ／分で互いに反対方向に引っ張ったときの剪断強度をＯＬＳＳ（ＭＰａ）とした。
【００４３】
＜熱硬化性熱膨張性接着シートの作製＞
以下の表２に示した組成を有する熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物を、バーコーターを用いてライナー（ＳＬＢ−５０ＷＤ）に塗布し、６５℃で３分、その後８０℃で３分乾燥した。乾燥後の接着層の厚さは３０μｍであった。次に、ライナー上に形成された接着層の上に不織布を積層した。このようにして、厚さ５０μｍの熱硬化性熱膨張性接着シートを作製した。
【００４４】
結果を以下の表２に示す。
【００４５】
【表２】
【符号の説明】
【００４６】
１０ 熱硬化性熱膨張性接着シート
２０ 基材
２２ 第１面
２４ 第２面
３０ 第１接着層
４０ 第２接着層
５０ 鋼板
６０ スペーサ
１００ ＩＰＭモーター
１１０ マグネット
１２０ ローターコア
１３０ コイル
１４０ スロット
【技術分野】
【０００１】
本開示は、２つの要素間の空間を埋めつつ、これらの要素同士を接着するための接着シート、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エポキシ接着剤は、優れた耐熱性および高い接着強度を有するため、構造接着に広く使用されている。高いガラス転移温度（Ｔｇ）および／または低い熱膨張率（ＣＴＥ）を有する様々なエポキシ接着剤が開発されている。液体エポキシ接着剤は、簡単な製造装置で製造することができ、多くの用途を有している。しかしながら、液体エポキシ接着剤は、粘度調整、コーティングなどで正確さが要求されることなど、使用時の作業性に問題が生じる場合がある。
【０００３】
例えば、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モーターはローターコアを有し、ローターコアのスロットにはマグネットが挿入されている。図１にＩＰＭモーターの概略断面図を示す。図１において、ＩＰＭモーター１００は、ローターコア１２０とその周りに配置されたコイル１３０を有し、ローターコア１２０にはマグネット１１０が埋め込まれている。マグネットは、一般に液体エポキシ接着剤または液体シリコーン接着剤を用いてローターコアに接着されている。このような液体接着剤を用いてマグネットをローターコアに接着する場合、液体接着剤でコーティングしたマグネットをローターコアのスロットに挿入する。しかし、ローターコアのスロットのサイズはマグネットのサイズとほとんど同じ（ローターコアのスロットの内壁とマグネットのクリアランスはわずか８０〜１５０μｍ）であるため、マグネットにコーティングした液体接着剤の大半はスロット内部に入らず、マグネットとローターコアの接着に寄与せずに廃棄されてしまう。
【０００４】
マグネットの挿入角度が適切でない場合、スロットに挿入されたマグネットの表面またはその一部において、マグネットとローターコアを十分な強度で接着するのに十分な量の液体接着剤が残存しない場合がある。また、液体接着剤の硬化に使用される高温雰囲気下でローターコアは膨張し、ローターコアのスロットの内壁とマグネットのクリアランスはさらに小さくなる。その結果、未硬化の液体接着剤の一部がスロットの外に排出され、スロット内部の接着剤の量が減少してしまう場合がある。このように、マグネットとローターコアを高い信頼性で接着することは従来困難であった。
【０００５】
特許文献１（特開平５−１７９２１３号）は、「液状もしくは粘稠半固形の未硬化接着剤と、膨張性材料とから成る膨張性接着剤」を記載している。
【０００６】
特許文献２（特開２００７−１０６９６３号）は、「（ａ）常温で固体である成膜性樹脂、（ｂ）常温で液状または半固形状エポキシ樹脂、（ｃ）潜在性硬化剤、（ｄ）熱膨張カプセル、（ｅ）潤滑性微粒子粉末とからなる成分を成膜してなることを特徴とする加熱膨張性シート状接着剤組成物」を記載している。
【０００７】
特許文献３（米国特許出願公開第２００４／０２６６８９９号）は、「熱可塑性ポリマーで変成された膨張性エポキシ樹脂系システム」を記載している。
【０００８】
特許文献４（米国特許出願公開第２００６／０１８８７２６号）は、「高い膨張性を有する熱硬化性熱膨張性組成物」を記載している。
【０００９】
特許文献５（国際公開第２００４／６０９８４号）は、「熱で活性化するエポキシ接着剤」を記載している。
【００１０】
特許文献６（国際公開第２０１０／０１４５６５号）は、「強化された膨張性エポキシ樹脂」を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−１７９２１３号
【特許文献２】特開２００７−１０６９６３号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０２６６８９９号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／０１８８７２６号
【特許文献５】国際公開第２００４／６０９８４号
【特許文献６】国際公開第２０１０／０１４５６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本開示は、ＩＰＭモーターのマグネットとローターコアのような、２つの要素間の空間を埋めつつ、これらの要素同士を高い信頼性で接着することが可能であり、取り扱い性に優れた接着シート、およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の一実施態様によれば、第１面および前記第１面の反対側に第２面を有し、連通口を有する基材と、前記基材の第１面に形成された、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含む第１接着層とを有し、前記熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が、加熱時に前記基材の前記連通口を通過して前記基材の第２面上に第２接着層を形成する、熱硬化性熱膨張性接着シートが提供される。
【００１４】
本開示の別の実施態様によれば、第１面および前記第１面の反対側に第２面を有し、連通口を有する基材を用意し、（ａ）熱硬化性エポキシ樹脂、（ｂ）潜在性硬化剤、（ｃ）熱膨張性カプセル、および（ｄ）溶媒を含む熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物を前記基材の第１面に適用して、第１接着層を形成することを含む、熱硬化性熱膨張性接着シートの製造方法であって、前記熱硬化性エポキシ樹脂が前記溶媒に溶解性であり、前記潜在性硬化剤および前記熱膨張性カプセルが前記溶媒に不溶性である、熱硬化性熱膨張性接着シートの製造方法が提供される。
【００１５】
本開示の別の実施態様によれば、第１の要素と第２の要素を接着する方法であって、上記熱硬化性熱膨張性接着シートを前記第１の要素と前記第２の要素の間に配置し、前記熱硬化性熱膨張性接着シートを熱硬化して、前記第１の要素と前記第２の要素の間の空間を埋めつつ、前記第１の要素と前記第２の要素を接着することを含む、方法が提供される。
【００１６】
本開示の別の実施態様によれば、第１の要素、第２の要素、および熱硬化した上記熱硬化性熱膨張性接着シートを含み、熱硬化した上記熱硬化性熱膨張性接着シートによって、前記第１の要素と前記第２の要素の間の空間が埋められ、かつ前記第１の要素と前記第２の要素が接着されている、物品が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートは、加熱前の段階では、基材の第２面に接着層を有しない。そのため、基材の第１面に形成された第１接着層を介して当該接着シートが適用された要素を容易に取り扱うことができる。例えば、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートが貼り付けられたマグネットを、ＩＰＭモーターのローターコアの狭いスロットにスムーズに挿入することができる。このとき、接着シートの接着面と反対側の面、すなわち接着層を有しない面がマグネットをローターコアに挿入するときのスリップ面として機能する。
【００１８】
また、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートの第１接着層は熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含み、この熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤は、加熱時に溶融および膨張して基材の連通口を通過し、その基材の第２面上に第２接着層を形成する。そのため、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートを用いると、熱硬化によって、接着しようとする２つの要素間の空間を膨張した熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤で埋めると同時に、２つの要素をそれらの間に配置された接着シートを介して接着することができる。例えば、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートをマグネットに適用し、そのマグネットをＩＰＭモーターのローターコアのスロットに挿入し、加熱することにより、ＩＰＭモーターのマグネットとローターコアを高い信頼性で接着することができる。また、液体接着剤を使用した場合と異なり、接着シートに含まれる熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を、２つの要素間の接着に有効に利用することができる。
【００１９】
なお、上述の記載は、本発明の全ての実施態様および本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＩＰＭモーターの概略断面図である。
【図２】本開示の一実施態様による熱硬化性熱膨張性接着シートの断面図である。
【図３】本開示の一実施態様による熱硬化性熱膨張性接着シートを加熱したときに、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が膨張する様子を示す断面図である。
【図４】本開示の一実施態様による熱硬化性熱膨張性接着シートをマグネットに適用して、ローターコアのスロットにマグネットを挿入する様子を示す概略図である。
【図５】実施例の重ね合わせ剪断強度（ＯＬＳＳ）試験で作製した試験片の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の代表的な実施態様を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されない。
【００２２】
図２に、本開示の一実施態様の熱硬化性熱膨張性接着シートの断面図を示す。熱硬化性熱膨張性接着シート１０は、第１面２２および第１面の反対側に第２面２４を有し、気孔、空隙、穿孔などの連通口を有する基材２０と、基材の第１面２２に形成された、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含む第１接着層３０とを有する。図３に、本開示の一実施態様の熱硬化性熱膨張性接着シートを加熱したときに、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が膨脹する様子を示す。第１接着層３０の熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤は、加熱時に溶融および膨張して、基材２０の気孔、空隙、穿孔などの連通口を通過して、基材２０の第２面２４に到達する（図３中段）。その結果、基材２０の第２面２４上に連続または不連続の第２接着層４０が形成される（図３下段）。この熱硬化性熱膨張性接着シートは、加熱前の段階では第１接着層を有する第１面のみが被着体に対して仮固定する機能を有する。被着体に対して仮固定する機能とは、例えば、常温粘着性、あるいはホットメルト接着剤が有するような、短時間の加温工程により発現する粘着性などを利用して、被着体に熱硬化性熱膨張性接着シートを一時的に固定できる機能を意味する。この第１面の機能を利用して接着しようとする２つの要素のうち一方の要素に接着シートを適用することができる。この要素の接着シート適用面に近接して他方の要素を配置した後（他方の要素は接着シート適用面に接触していなくてもよい）、接着シートを所定の温度に加熱すると、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が膨張することにより、接着シートの長さ、幅および厚さのうち少なくとも一つの次元の寸法が大きくなる。その結果、２つの要素間の空間を埋めることができ、かつ基材の第１面および第２面の両方に形成された接着層によって、これら２つの要素同士を接着することができる。
【００２３】
連通口を有する基材として、従来知られている様々な基材、例えば、紙、不織布、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリマーを含む多孔質フィルム、金属メッシュ、パンチングフィルムなどを使用することができる。連通口とは、基材の第１面と第２面をつなぐ空間的に連続する１または複数の開口部を意味する。連通口の大きさは、後述する潜在性硬化剤が通過できるように決定することができる。潜在性硬化剤が通過できないほど連通口の大きさが小さい場合、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤に含まれる熱硬化性エポキシ樹脂と潜在性硬化剤が分離して、硬化不良が生じる場合がある。例えば、円形またはほぼ円形の連通口の場合、その直径は、例えば、約１μｍ以上、または約１０μｍ以上であることが有利である。接着シートを適用した要素に滑り性を付与することが望まれる場合、表面の摩擦力が小さい基材、例えば不織布、多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムなどを使用することが有利である。表面の摩擦力が小さい基材として、安価であることから不織布を使用することが特に有利である。基材に滑り剤などを用いた表面処理を行って表面の摩擦力を低減することもできる。
【００２４】
基材の厚さは、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が加熱時に基材の連通口を通過して基材の第２面に到達することができ、かつ接着シートの製造時に熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が基材の第２面に浸出しないような値とすることができる。基材の厚さは、例えば、約１μｍ以上、約５μｍ以上、または約１０μｍ以上、約５ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、または約１ｍｍ以下とすることができる。ＩＰＭモーターのマグネットとローターコアの接着のように、狭い隙間に接着シートが挿入される用途においては、例えば、約１μｍ以上、または約５μｍ以上、約２００μｍ以下、または約１００μｍ以下とすることができる。基材として不織布を使用する場合、不織布の坪量は、例えば、約２ｇ／ｍ２以上、または約４ｇ／ｍ２以上、約２００ｇ／ｍ２以下、または約１００ｇ／ｍ２以下とすることができる。
【００２５】
基材の第１面に形成された第１接着層は、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含む。第１接着層は、上述したような被着体に対して仮固定する機能を第１面に付与する。熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤は、（ａ）熱硬化性エポキシ樹脂、（ｂ）潜在性硬化剤、および（ｃ）熱膨張性カプセルを含むことができる。潜在性硬化剤は、加熱により熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を硬化させて、接着層の接着力を高めることができる。熱膨張性カプセルは、加熱によって溶融した熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤の膨張を促進する。第１接着層の厚さは、例えば、約１μｍ以上、約５μｍ以上、または約１０μｍ以上、約５ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、または約１ｍｍ以下とすることができる。ＩＰＭモーターのマグネットとローターコアの接着のように、狭い隙間に接着シートが挿入される用途においては、例えば、約１μｍ以上、または約５μｍ以上、約２００μｍ以下、または約１００μｍ以下とすることができる。
【００２６】
使用する熱硬化性エポキシ樹脂の物性、例えば流動性、可塑性、軟化点、溶融粘度、ガラス転移点（Ｔｇ）、貯蔵弾性率などは、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートの有する機能、すなわち加熱前における第１接着層の仮固定機能、および加熱時における第２接着層の形成機能の双方と密接に関係すると考えられる。例えば、熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点、後述する潜在性硬化剤の活性化温度、および後述する熱膨張性カプセルの膨張開始温度は互いに密接に関係している。より具体的には、本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートの有する機能を効果的に発揮するためには、熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点が、潜在性硬化剤の活性化温度以下、かつ熱膨張性カプセルの膨張開始温度以下であることが有利である。熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点を潜在性硬化剤の活性化温度以下とすると、熱硬化性熱膨張性接着シートの製造工程に溶融コーティングまたは溶液コーティングが含まれる場合に、これらのコーティング工程およびそれに伴う乾燥工程中に熱硬化性エポキシ樹脂がゲル化することを防止できる。熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点を熱膨張性カプセルの膨張開始温度以下とすると、熱膨張性カプセルが膨張する温度で樹脂は流動性を示すことから、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を十分に膨張させることができる。熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７に規定される環球式軟化点試験法を用いて測定される。
【００２７】
熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点を調整するために、複数のエポキシ樹脂を混合してもよい。比較的低い軟化点を有する熱硬化性エポキシ樹脂または液体の熱硬化性エポキシ樹脂は、熱硬化性エポキシ樹脂に常温粘着性または短時間の加温工程により発現する粘着性を付与することができ、加熱時の流動性を高めることにも寄与する。比較的高い軟化点を有するまたは半固体の熱硬化性エポキシ樹脂は、第１接着層の形状を常温で保持して、加熱前に熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が基材に過度に浸透することを防止または抑制することができる。このような熱硬化性エポキシ樹脂の混合物を使用すると、熱硬化性エポキシ樹脂の物性を容易かつ細かく調整することができる。
【００２８】
使用できる熱硬化性エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのビスフェノールエポキシ樹脂、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルなどの脂肪族骨格を有するエポキシ樹脂、トリグリシジルアミノフェノールなどのグリシジルアミン型エポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂などの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、およびこれらの混合物が使用できるが、これらに限定されるものではない。熱硬化性エポキシ樹脂は、熱可塑性成分として、フェノキシ樹脂（ビスフェノール類とエピクロルヒドリンより合成されるポリヒドロキシポリエーテル）をさらに含んでもよい。フェノキシ樹脂を添加すると、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤の成膜性を高めることができる場合がある。
【００２９】
熱硬化性エポキシ樹脂の数平均分子量は、標準ポリスチレン換算で、一般に、約１００以上、または約３００以上であり、約１０００００以下、または約６００００以下とすることができる。熱硬化性エポキシ樹脂のエポキシ当量は、一般に、約５０ｇ／当量以上、または約８０ｇ／当量以上、約５００００ｇ／当量以下、または約３００００ｇ／当量以下とすることができる。熱硬化性エポキシ樹脂は、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤の基本的成分である。そのため、その他の成分の量は、熱硬化性エポキシ樹脂１００質量部を基準として記載される。
【００３０】
潜在性硬化剤は、常温では熱硬化性エポキシ樹脂を硬化する活性をもたないが、加熱によって活性化し、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を硬化することができる硬化剤である。例えば、従来知られている微粒状の潜在性硬化剤は、常温では熱硬化性エポキシ樹脂に不溶であり、加熱すると可溶化して熱硬化性エポキシ樹脂を硬化することができる。潜在性硬化剤として、従来知られている潜在性硬化剤、例えば、ジシアンジアミドおよびその誘導体、ヒドラジド化合物、三フッ化ホウ素−アミン錯体、常温で微粒状のイミダゾール化合物、アミン化合物とエポキシ化合物との反応生成物（アミン−エポキシ付加物）、アミン化合物とイソシアネート化合物または尿素化合物との反応生成物（尿素付加物）などが使用できる。２種以上の潜在性硬化剤の組み合わせを使用してもよい。潜在性硬化剤は、熱硬化性エポキシ樹脂１００質量部を基準として、約０．５質量部以上、約１質量部以上、約２質量部以上、または約３０質量部以下、約２０質量部以下、または約１０質量部以下の量で使用することができる。室温で良好な貯蔵安定性を示し、好適な活性化温度を有することから、ジシアンジアミドとアミン−エポキシ付加物（例えば商品名ＰＮ−５０、味の素ファインテクノ株式会社製など）の組み合わせが特に有利に使用できる。
【００３１】
潜在性硬化剤の活性化温度は、上述したとおり、熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点が潜在性硬化剤の活性化温度以下となるように選ばれることが有利である。ここで、潜在性硬化剤の活性化温度とは、ＤＳＣ（示差走査熱量計）を用いて測定した温度と定義される（測定条件：使用した熱硬化性エポキシ樹脂と潜在性硬化剤の混合物を試料として、室温から１０℃／分で昇温させる）。潜在性硬化剤の活性化温度は、例えば、約８０℃以上、または約１２０℃以上、約１８０℃以下、または約１６０℃以下の範囲から選ぶことができる。
【００３２】
熱膨張性カプセルは、ガスバリアー性を有する熱可塑性樹脂をシェルとし、シェルの内部に熱膨張剤を内包させたマイクロカプセルである。熱膨張性カプセルを加熱すると、シェルの熱可塑性樹脂が軟化し、熱膨張剤の体積が増大することにより、カプセルが膨張する。熱膨張剤として例えば低沸点物質が使用され、低沸点物質の気化がカプセルの膨張に利用される。熱膨張性カプセルの膨張開始温度は、潜在性硬化剤の活性化温度よりも低いことが望ましい。このようにすることで、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が膨張する前に硬化してしまうことをより効果的に防止または制御することができる。また、熱膨張性カプセルの膨張開始温度は、上述したとおり、熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点が熱膨張性カプセルの膨張開始温度以下となるように選ばれることが有利である。ここで、熱膨張性カプセルの膨張開始温度とは、熱膨張性カプセルの体積変化が生じる温度である。熱膨張性カプセルの膨張開始温度は、例えば、約７０℃以上、または約１００℃以上、約２００℃以下、または約１８０℃以下の範囲から選ぶことができる。
【００３３】
硬化した接着層に要求される強度および接着力、接着シートに要求される膨張率などに応じて、熱膨張性カプセルの量および体積膨張率を適宜決定することができる。例えば、熱膨張性カプセルは、熱硬化性エポキシ樹脂１００質量部を基準として、約０．１質量部以上、約０．５質量部以上、約１質量部以上、約５０質量部以下、約３０質量部以下、または約２０質量部以下の量で使用することができる。熱膨張性カプセルの体積膨張率は、例えば、約２倍以上、または約５倍以上、約１００倍以下、または約５０倍以下とすることができる。
【００３４】
熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤は、任意成分として、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などの酸化防止剤、コア−シェル型強化剤などの強化剤、エポキシ変性アルコキシシランなどのシランカップリング剤、ヒュームドシリカなどのチキソトロピー剤、アルミナ、窒化ホウ素などの熱伝導性フィラーなどをさらに含んでもよい。
【００３５】
基材と第１接着層を含む熱硬化性熱膨張性接着シートの厚さは、例えば、約１μｍ以上、約５μｍ以上、または約１０μｍ以上、約５ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、または約１ｍｍ以下とすることができる。ＩＰＭモーターのマグネットとローターコアの接着のように、狭い隙間に接着シートが挿入される用途においては、例えば、約１μｍ以上、または約５μｍ以上、約２００μｍ以下、または約１００μｍ以下とすることができる。熱膨張性シートは、第１接着層の上にライナーを備えていてもよい。
【００３６】
本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートは、上記熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤、および熱膨張性カプセル、ならびに必要に応じて上記任意成分をふくむ、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物を上記基材の第１面に適用して、第１接着層を形成することにより製造することができる。熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物は、バーコーティング、ロールコーティングなどのコーティング、溶融押出など、従来知られている方法で基材の上に適用することができる。熱硬化性エポキシ樹脂の溶融粘度が低い場合は、無溶媒で溶融コーティング法を使用することもできる。ライナー上に熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物を適用して第１接着層を形成し、その上に基材を積層することによって、第１接着層を基材の第１面上に転写してもよい。
【００３７】
薄い第１接着層または均一な厚さの第１接着層が必要とされる場合、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物に溶媒を加えて組成物の粘度を調節し、溶液コーティング法によって当該組成物を基材の第１面またはライナーに適用し、必要に応じて乾燥することによって、第１接着層を形成することが有利である。この場合、使用する溶媒に対して、熱硬化性エポキシ樹脂が溶解性であり、潜在性硬化剤および熱膨張性カプセルが不溶性であることが、優れた貯蔵安定性を有する接着シートを製造するために望ましい。そのような溶媒として、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステルが挙げられる。
【００３８】
上記溶媒に代えて、または上記溶媒と一緒に、ヒュームドシリカなどのチキソトロピー剤を使用して、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物の塗工性を改善することもできる。また、チキソトロピー剤を使用すると、接着シートの保管時に、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が基材の連通口、例えば気孔、空隙、穿孔などを通過することを防止または抑制することができる。
【００３９】
本開示の熱硬化性熱膨張性接着シートは、２つの要素間の空間を埋めることが要求される、様々な両面接着用途に使用することができる。例えば、図４に示すように、熱硬化性熱膨張性接着シート１０の第１接着層がマグネット１１０に接するように、接着シート１０をマグネット１１０の上に適用し、そのマグネットをＩＰＭモーターのローターコア１２０のスロット１４０に挿入し、例えば１２０〜１８０℃で１０分間〜２時間加熱することにより、マグネット１１０をローターコア１２０に接着することができる。
【実施例】
【００４０】
本実施例では、以下の表１に記載の材料を使用した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
＜重ね合わせ剪断強度（ＯＬＳＳ）試験＞
重ね合わせ剪断強度（ＯＬＳＳ）試験で作製した試験片の断面を図５に示す。メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を用いた拭き取りによって表面処理した２枚のＳＰＣＣ−ＳＢ鋼板５０、およびスペーサ６０によって画定される直方体空間の内部に、第１接着層３０が一方の鋼板に接するようにして、熱硬化性熱膨張性接着シート１０を配置した。鋼板の寸法は長さ５０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ１．６ｍｍであり、接着シートは１２．５ｍｍ×２５ｍｍの矩形であった。スペーサの厚さは、接着シートの２倍（１００μｍ）、または接着シートの厚さの３倍（１５０μｍ）とした。次に、１６０℃で３０分間加熱して、接着シートの熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を溶融、膨張および硬化させて、ＯＬＳＳ試験の試験片を作製した。試験片の２枚の鋼板を２５℃、引張速度５ｍｍ／分で互いに反対方向に引っ張ったときの剪断強度をＯＬＳＳ（ＭＰａ）とした。
【００４３】
＜熱硬化性熱膨張性接着シートの作製＞
以下の表２に示した組成を有する熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物を、バーコーターを用いてライナー（ＳＬＢ−５０ＷＤ）に塗布し、６５℃で３分、その後８０℃で３分乾燥した。乾燥後の接着層の厚さは３０μｍであった。次に、ライナー上に形成された接着層の上に不織布を積層した。このようにして、厚さ５０μｍの熱硬化性熱膨張性接着シートを作製した。
【００４４】
結果を以下の表２に示す。
【００４５】
【表２】
【符号の説明】
【００４６】
１０ 熱硬化性熱膨張性接着シート
２０ 基材
２２ 第１面
２４ 第２面
３０ 第１接着層
４０ 第２接着層
５０ 鋼板
６０ スペーサ
１００ ＩＰＭモーター
１１０ マグネット
１２０ ローターコア
１３０ コイル
１４０ スロット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面および前記第１面の反対側に第２面を有し、連通口を有する基材と、
前記基材の第１面に形成された、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含む第１接着層とを有し、前記熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が、加熱時に前記基材の前記連通口を通過して前記基材の第２面上に第２接着層を形成する、熱硬化性熱膨張性接着シート。
【請求項２】
前記熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が、
（ａ）熱硬化性エポキシ樹脂、
（ｂ）潜在性硬化剤、および
（ｃ）熱膨張性カプセル
を含む、請求項１に記載の熱硬化性熱膨張性接着シート。
【請求項３】
前記熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点が、前記潜在性硬化剤の活性化温度以下、かつ前記熱膨張性カプセルの膨張開始温度以下である、請求項１または２のいずれかに記載の熱硬化性熱膨張性接着シート。
【請求項４】
前記基材が不織布である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱硬化性熱膨張性接着シート。
【請求項５】
第１面および前記第１面の反対側に第２面を有し、連通口を有する基材を用意し、
（ａ）熱硬化性エポキシ樹脂、（ｂ）潜在性硬化剤、（ｃ）熱膨張性カプセル、および（ｄ）溶媒を含む熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物を前記基材の第１面に適用して、第１接着層を形成する
ことを含む、熱硬化性熱膨張性接着シートの製造方法であって、
前記熱硬化性エポキシ樹脂が前記溶媒に溶解性であり、前記潜在性硬化剤および前記熱膨張性カプセルが前記溶媒に不溶性である、熱硬化性熱膨張性接着シートの製造方法。
【請求項６】
第１の要素と第２の要素を接着する方法であって、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱硬化性熱膨張性接着シートを前記第１の要素と前記第２の要素の間に配置し、
前記熱硬化性熱膨張性接着シートを熱硬化して、前記第１の要素と前記第２の要素の間の空間を埋めつつ、前記第１の要素と前記第２の要素を接着することを含む、方法。
【請求項７】
第１の要素、第２の要素、および熱硬化した請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱硬化性熱膨張性接着シートを含み、熱硬化した前記熱硬化性熱膨張性接着シートによって、前記第１の要素と前記第２の要素の間の空間が埋められ、かつ前記第１の要素と前記第２の要素が接着されている、物品。
【請求項１】
第１面および前記第１面の反対側に第２面を有し、連通口を有する基材と、
前記基材の第１面に形成された、熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤を含む第１接着層とを有し、前記熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が、加熱時に前記基材の前記連通口を通過して前記基材の第２面上に第２接着層を形成する、熱硬化性熱膨張性接着シート。
【請求項２】
前記熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤が、
（ａ）熱硬化性エポキシ樹脂、
（ｂ）潜在性硬化剤、および
（ｃ）熱膨張性カプセル
を含む、請求項１に記載の熱硬化性熱膨張性接着シート。
【請求項３】
前記熱硬化性エポキシ樹脂の軟化点が、前記潜在性硬化剤の活性化温度以下、かつ前記熱膨張性カプセルの膨張開始温度以下である、請求項１または２のいずれかに記載の熱硬化性熱膨張性接着シート。
【請求項４】
前記基材が不織布である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱硬化性熱膨張性接着シート。
【請求項５】
第１面および前記第１面の反対側に第２面を有し、連通口を有する基材を用意し、
（ａ）熱硬化性エポキシ樹脂、（ｂ）潜在性硬化剤、（ｃ）熱膨張性カプセル、および（ｄ）溶媒を含む熱硬化性熱膨張性エポキシ接着剤組成物を前記基材の第１面に適用して、第１接着層を形成する
ことを含む、熱硬化性熱膨張性接着シートの製造方法であって、
前記熱硬化性エポキシ樹脂が前記溶媒に溶解性であり、前記潜在性硬化剤および前記熱膨張性カプセルが前記溶媒に不溶性である、熱硬化性熱膨張性接着シートの製造方法。
【請求項６】
第１の要素と第２の要素を接着する方法であって、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱硬化性熱膨張性接着シートを前記第１の要素と前記第２の要素の間に配置し、
前記熱硬化性熱膨張性接着シートを熱硬化して、前記第１の要素と前記第２の要素の間の空間を埋めつつ、前記第１の要素と前記第２の要素を接着することを含む、方法。
【請求項７】
第１の要素、第２の要素、および熱硬化した請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱硬化性熱膨張性接着シートを含み、熱硬化した前記熱硬化性熱膨張性接着シートによって、前記第１の要素と前記第２の要素の間の空間が埋められ、かつ前記第１の要素と前記第２の要素が接着されている、物品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２３５５９（Ｐ２０１３−２３５５９Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８８５７（Ｐ２０１１−１５８８５７）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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