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広温度範囲PTFE高温テープの粘着層構造の設計

ビュー: 0 著者: サイト編集者公開時間: 2026-06-24 起源: サイト

広い温度範囲 PTFE テープは、-70 °C (またはそれ以下) で確実に接着し、200 ～ 260 °C (300 °C を超える範囲) での連続暴露に耐える必要があります。これには、どちらの極端な場合でも凝集破壊や界面剥離が起こらず、柔軟性を維持する接着システムが必要です。

接着層は通常、表面改質 PTFE フィルムまたは PTFE を含浸させたグラスファイバー生地にコーティングされた特殊なシリコーン感圧接着剤 (PSA) です。このような広い温度範囲にわたって安定したパフォーマンスを実現する鍵は、 適応ネットワーク 、つまり低温濡れ、高温クリープ耐性、および熱衝撃耐性のバランスをとった設計を構築することにあります。

Aokai PTFE は、 以下に説明する原理を使用して、広温度 PTFE テープを開発しました。この記事では、遷移層構造、海島二相微細構造、勾配架橋、熱安定化複合フィラーという 4 つの核となる設計要素について説明します。

基材と接着層間の移行層構造

1. 主要な課題 – PTFE の表面エネルギー

PTFE は、非常に低い表面エネルギー (18 ～ 20 ダイン/cm) を特徴としています。接着剤の直接コーティングは、熱膨張係数が一致しないため、熱サイクル中に剥がれる傾向があります。PTFE はグラスファイバーよりも 30 ～ 40 倍膨張します。

2. 表面活性化とプライマー固定

これを解決するには、PTFE 表面に 化学エッチングまたは ナトリウム-ナフタレン錯体による プラズマ処理を施し 、C=C 二重結合と酸素含有極性基を導入します。その後、極薄の専用シリコーンプライマー（ビニル含有シランカップリング剤など）を塗布し、化学結合により界面に「分子架橋」を形成します。

3. 応力緩衝中間層

特定の配合では、低弾性率、高延性の弾性中間層（柔軟なセグメントを備えたゲル状シリコーン）が活性層と主接着層の間に挿入されます。これにより、急激な温度変動によって引き起こされる界面応力が吸収され、接着剤のエッジの浮き上がりが防止されます。

海島二相組織制御

主な接着剤マトリックスは、 MQ シリコーン樹脂 (分散島相) と 高分子量ポリシロキサン (連続海相) で構成される古典的な PSA システムです。

1. MQ シリコーン樹脂 - 硬質島相

凝集力、保持力、高温クリープ耐性を提供します。を正確に制御することで、 M/Q モル比(通常 0.6 ～ 0.9) と粒子サイズ分散 連続相内に均一に埋め込まれて物理的架橋部位を形成します。

2. ポリシロキサン連続相 – 軟海相

クイックタック、低温濡れ性、柔軟性を実現します。高分子量のメチルビニルシリコーンゴムやメチルフェニルビニルシリコーンゴムがよく選ばれます。

3. 広い温度範囲に対する特別な最適化

少量 高フェニル含有シロキサンセグメントを 配合しています。フェニル基はポリジメチルシロキサンの低温結晶化を抑制し、接着剤の脆化温度を-100℃以下に下げます。一方、フェニル基は高温での熱酸化劣化耐性を強化し、連続海相が広い温度範囲にわたって高い弾性を維持できるようにします。

熱衝撃耐性のための多層または勾配架橋設計

高温クリープ耐性と低温粘着性を両立する二層コーティングプロセスを採用。

1.内層（基板側）

比較的 高い架橋密度により、せん断耐性フレームワークとして堅牢な高温保持力と凝集力を実現します。

2. 外層（接着面）

非常に可動性の高い分子鎖による超低架橋密度 により、低温での被着体への迅速な濡れと十分な初期粘着性が保証されます。

あるいは、内側から外側への連続勾配が 架橋密度の 硬化プロセスによって単一層内に形成され、剛性と柔軟性の機能ゾーンがシームレスに統合されます。

Aokai PTFE は 勾配架橋技術を使用しており、-70°C でテープの柔軟性を維持 (初期粘着性と順応性を可能にする) しながら、260°C で凝集強度を維持 (クリープと接着剤の転写を防止) します。

熱安定化複合フィラー

ナノスケールのヒュームドシリカは、強化のために接着剤マトリックスに細かく分散されており、2 つのカテゴリの機能性フィラーと組み合わせられています。

1. 耐熱添加剤

酸化セリウム、酸化鉄、 その他のラジカル捕捉剤は、高熱下でのシロキサン側鎖の酸化硬化と主鎖の劣化を抑制します。これらの酸化防止剤は 260°C での耐用年数を延ばします。

2. 熱伝導性フィラー

ミクロンサイズの 窒化アルミニウム、アルミナ等が熱を素早く放散し、内部の熱蓄積を軽減し、劣化を遅らせます。これは、テープがサーマルインターフェイスとして使用される用途や、基材からの熱の蓄積により接着剤の劣化が促進される可能性がある用途では特に重要です。

すべてのフィラーは、 表面不動態化またはシラン処理を必要とします。 過度の弾性率の上昇や低温での接着剤の硬化を避けるために、

まとめ – 極限状態に適応するネットワーク

広範囲の温度範囲に対応する PTFE テープの接着層は、本質的に、 白金触媒による付加架橋ミクロ相分離ネットワークです。 MQ 樹脂の化学的固定部位とハイブリッドフェニル長鎖シロキサンが埋め込まれた勾配架橋および共架橋技術により、以下を完全に統合します。

低温での迅速な濡れと高い柔軟性
高温下でも強力な凝集力と抗酸化性能を発揮

…単一の弾性接着剤層内で、厳しい広い温度範囲の用途要件を満たします。

Aokai PTFE は、 この接着システム設計を使用して、幅広い温度に対応する PTFE テープを製造しています。特定の用途のニーズに合わせて、厚さ、架橋勾配、フィラー充填量などのカスタム仕様をご利用いただけます。

この技術記事の提供元は 江蘇青開新材料技術有限公司

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