シリコーン接着剤の Tg が低温での PTFE テープの性能に与える影響

普通のテープを冷凍庫で使用したことがありますか?硬くなって粘りがなくなり、曲げると割れてしまいます。のために PTFE 高温テープは 、冷蔵倉庫から極低温パイプラインまで、低温環境で使用されますが、接着剤の ガラス転移温度 (Tg) が すべての違いを生み出します。

シリコーン感圧接着剤の Tg は約 -120°Cと非常に低いです。これが、PTFE テープが -70°C という低い温度でも柔軟性と粘着性を維持できる隠れた理由です。

Aokai PTFE は この特性を徹底的に研究しました。この記事では、Tg の背後にある科学と、それが低温環境でのテープのパフォーマンスにどのような影響を与えるかについて説明します。

ガラス転移温度 (Tg) とは何ですか? それがなぜ重要ですか?

ガラス転移温度 (Tg) は、ポリマーが変化する温度です 柔らかいゴム状の状態から に 硬くて脆いガラス状の状態。温度が Tg を下回るとポリマーの分子鎖が凍結し、流動性や接着力が失われます。

感圧接着剤の場合:

• Tg を超える場合: チェーンが自由に動く → 接着剤は柔らかく、粘着性があり、表面を濡らす可能性があります。

• Tg未満： チェーンが凍結→接着剤が硬化し粘着力がなくなり脆くなる

シリコーン粘着剤が特別な理由: その Tg は -120°C で、アクリル系粘着剤 (Tg 約 -20°C ～ -30°C) に比べて非常に低いです。これは、シリコーンが -70 °C から 260 °C までのはるかに広い温度範囲にわたって弾力性と粘着性を維持することを意味します。

Tg と接着性能の関係は、単純なオン/オフのスイッチではありません。 Tg より 30°C 高くても、分子の移動性は依然として制限されます。接着剤は完全にゴム状ではなく「革状」である場合があります。 -50°C 未満で PTFE テープを使用する場合、接着剤は 104 ～ 106 Pa の「ゴム状プラトー」弾性率を維持する必要があります。シリコーン PSA は、その柔軟なシロキサン骨格 (-Si-O-Si-) により、約 -80°C までこれを達成します。アクリル系接着剤は、より硬い炭素-炭素骨格を持ち、通常、-30°C を下回ると粘着力が低下します。これは、冷凍庫用途 (-30°C ～ 0°C) または極低温環境にシリコン ベースの PTFE テープのみが推奨される理由を説明しています。

PTFEテープにおけるTgの微視的影響メカニズム

の全体的な低温性能は、 PTFE 高温テープ 両方によって決まります 接着層 と PTFE 基材の。 PTFE 自体の Tg も約 -120°C であり、シリコーン PSA と非常によく似ています。

重要な洞察: 使用温度が Tg (たとえば、-120 °C より 50 °C 高い -70 °C) を超える限り、接着剤と基材の両方が高弾性状態を維持し、優れた低温柔軟性と安定した接着が保証されます。

Aokai PTFE の 熱分析ラボでは、シリコーン PSA は -70°C の室温での剥離強度の 80% 以上を維持するのに対し、アクリル PSA は -30°C 未満で 90% 以上低下することを確認しました。このデータは Tg の差と一致します。

実際の極低温使用 (例: 低温プラズマ溶射用のマスクテープや液体窒素デュワー中での一時固定) では、真の原因は接着剤であるにもかかわらず、ユーザーはひび割れの原因を PTFE フィルムのせいだと誤って認識することがよくあります。接着剤がその Tg 未満で凍結すると、柔軟性が失われ、曲げ応力を吸収できなくなります。その後、歪みは PTFE 基板に伝わり、PTFE 基板はまだ柔軟性があるかもしれませんが、接着剤の硬い層が応力集中層として機能し、接着剤と基板の界面で亀裂が発生します。解決策は、より厚い PTFE フィルムを使用することではなく、接着剤がその Tg を超えた状態に留まるようにすることです。 -150°C 未満の極低温条件では、シリコーン PSA でさえ限界になります。このような場合、PSA は -180°C 未満では機能しないため、機械的固定 (クランプ、ネジ) または接着剤不使用の PTFE テープを使用することをお勧めします。

低温接着力と柔軟性への影響

1. 異なる温度での接着力

2. 低温での柔軟性

超低 Tg (-120°C) により、接着剤は -70°C でも弾性と柔らかさを維持でき、脆性亀裂を効果的に防止します。このテープは、低温環境で亀裂が生じる通常の粘着テープとは異なり、脆性破壊を起こすことなく、自由に曲げたり、巻き付けたり、巻いたりすることができます。

概要と募集要項

シリコーン粘着剤のガラス転移温度が低いため、 PTFE 高温テープは 低温条件下でも安定した粘度と柔軟性を維持できます。

温度範囲別の選択ガイド:

保管と使用上の注意:

• テープは技術仕様に従って、涼しく乾燥した場所に密封して保管してください

• 低温で貼り付ける場合 (例: 寒い環境でテープを貼り付ける場合)、テープと接着面の両方を予熱して初期接着力を向上させます。

• テープを温めずに 0°C 未満で貼り付けることは避けてください。シリコーン PSA であっても、適切に湿らせるためには Tg を超える初期接触が必要です。

要約すると、シリコーン感圧接着剤の超低いガラス転移温度 (-120°C) が、 PTFE 高温テープを 低温環境や極低温環境に独特に適したものにしているのです。アクリルテープは-30°C以下で機能しませんが、シリコーンベースのPTFEテープは-70°Cまで柔軟性と粘着性を維持し、接着力は低下しますが、はるかに低い温度でも耐えることができます。

ほとんどの産業用低温用途 (冷凍庫、コールドチェーン機器、冬の屋外設置) では、シリコーン PSA を使用した標準 PTFE テープが確実に機能します。極低温作業の場合は、専門家に相談し、-150°C 未満での機械的固定を検討してください。

低温使用には PTFE テープが必要ですか? Aokai PTFE は、 さまざまな寒冷環境に対応する標準グレードと改良グレードを提供しています。温度範囲とデューティサイクルについては、当社の技術チームにお問い合わせください。

江蘇碧開新材料技術有限公司発行

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