高温老化後のシリコーン粘着剤: グレード別の剥離強度と粘着力

とき PTFE 高温粘着テープは 、200°C の高温環境で数週間または数か月使用されると、シリコーン感圧接着剤 (PSA) が変化する可能性があります。剥離強度が上昇したり、低下したり、残留物が転写したりする場合があります。凝集力は増加する場合もあり (脆性)、減少する場合もあります (凝集破壊)。

すべてのシリコーン PSA が同じように動作するわけではありません。違いは、ポリマー組成 (メチル vs メチルフェニル)、架橋機構 (過酸化物 vs 付加硬化)、および MQ 樹脂とゴムの比率に帰着します。

Aokai PTFE は 、テープに複数のシリコーン PSA グレードを使用しています。このガイドでは、各グレードの高温老化後に剥離強度と凝集力がどうなるか、および用途に適したグレードを選択する方法について説明します。

加熱下でシリコーン PSA はどうなるか – 2 つの故障モード

高温 (200 ～ 250°C) でエージングすると、シリコーン粘着剤は 2 つの相反する変化を起こす可能性があります。

1. 後架橋（脆化の原因）

未反応の官能基は反応を続け、架橋密度が増加します。初期剥離強度は一時的に上昇しますが、接着剤が硬くなりすぎると急激に低下することがあります。静的せん断強度は向上するように見えますが、保持力と耐衝撃性は低下します。粘着フィルムが硬くなり、ひび割れが発生します。

2. バックボーンの劣化（剥離ロスや残留物が発生する）

ポリジメチルシロキサン主鎖は環化と鎖切断を受けます。剥離強度は継続的に低下します。接着剤が基材（残留物）に移行したり、粘着力が落ちたりする可能性があります。これは、低グレードのメチルシリコーン PSA では一般的です。

主要な変調パラメータ:

• フェニル含有量 (高い = 耐熱性が向上)

• 架橋密度と硬化タイプ (付加硬化と過酸化物硬化)

• MQレジンとシリコーンゴムの比率

化学構造によるグレード分類

1. 標準ポリジメチルシロキサン（メチル系シリコーン粘着剤）

• エージング後の剥離保持力（200～250℃）： 剥離強度は最初わずかに上昇しますが、その後低下します。 250°C で 7 日間後の剥離保持率はわずか 50 ～ 70%です。温度が高くなると性能がより早く低下します。分解は、ジメチル シロキサン主鎖の環化によって起こります。

• 凝集安定性: 過酸化物硬化バージョン (KR-101 など) には開始剤が残留し、後硬化が制御されなくなり、接着剤が硬化して脆化します。初期せん断強度は向上しますが、保持力が低下し、加熱により凝集破壊が発生します。付加硬化バージョンは若干優れていますが、ジメチル主鎖の固有の耐熱性が低いため、依然として限界があります。

2. メチルフェニルポリシロキサン（耐高温グレード）

• 老化後の剥離保持力: フェニル側鎖はジメチルセグメントの規則的なパッキングを破壊し、環化分解を抑制します。 250℃で 7 日間後の剥離強度保持率は 85%を超えます。高フェニル配合により、260～288℃でも安定した剥離特性を維持します。

• 凝集安定性： 優れている。せん断強度の変化は最小限です。保持力保持率は80％を超えます。接着層は、脆化や残留物を生じることなく、長期間柔軟な状態を保ちます。付加硬化型高フェニルグレードは、高品質の熱安定性シリコーン PSA です。

3. 特別なハイピールおよびローピールカスタムグレード

• 高剥離グレード (例: Dow 7385、典型的な剥離 > 10N/25mm): MQ 樹脂を多く配合すると、優れた初期粘着力と剥離強度が得られますが、耐熱性と凝集安定性が犠牲になります。老化後の剥離ドロップが大きくなり、樹脂の熱分解により残留物が残りやすくなります。断続的な低温用途にのみ使用してください。

• 低剥離・高凝集性の保護フィルムグレード： 高い架橋密度により、安定した剥離性能と優れた経時安定性を実現しますが、初期タックは低くなります。老化後も粘着性は残りますが、硬化して粗い表面への追従性が低下します。

架橋メカニズム – 過酸化物と付加硬化 (同じメチル塩基)

同じメチルポリマーであっても、硬化方法によって経年変化の挙動は大きく変わります。

1.過酸化物硬化（従来の初期世代）

• 残留過酸化物は、高温老化中に制御されない後架橋を引き起こします。

• 剥離強度は最初は急上昇しますが、その後急激に低下します。

• 凝集力は一時的に上昇し、その後脆化して保持力が低下します。

• バッチ間の熟成の一貫性が低い。

2. 付加硬化（ヒドロシリル化硬化）

• 硬化は副産物を生成しません。クロスリンクネットワークは正確に制御可能です。

• 老化後の特性変化は、予測可能な線形傾向に従います。

• 過酸化物配合物と比較して、はるかに優れた剥離保持力と凝集安定性。

グレード選択ガイダンス

Aokai PTFE の推奨事項: 200°C を超える温度が持続する PTFE テープの場合は、付加硬化型メチルフェニル シリコーン PSA を指定してください。初期費用は高くなりますが、接着剤の残留物や接着剤の損失によって引き起こされる現場での故障を防ぐことができます。

まとめ – シリコーン PSA グレードと熱需要のマッチング

• メチルタイプのシリコーン PSA (特に過酸化物硬化型) は、断続的または低温での使用にのみ適しています。 250°C で 7 日間放置すると、30 ～ 50% の剥離が起こり、脆化する可能性があります。

• メチルフェニル (高フェニル) シリコーン PSA は、 同じ経時後でも 85% を超える剥離強度と柔軟な凝集力を保持します。 200 ～ 250°C の連続使用に最適です。

• 架橋メカニズムは非常に重要です。 付加硬化 (ヒドロシリル化) は過酸化物硬化よりもはるかに安定です。

• ハイピールグレードは、 初期粘着性と経時安定性をトレードオフします。高温の用途では避けてください。

要求の厳しい高温接合用に、 Aokai PTFE は 付加硬化メチルフェニル シリコーン PSA を使用しています。ご要望に応じて、250℃で1000時間後の剥離保持データを提供できます。

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