JP2002212516A

JP2002212516A - 光硬化接着方法

Info

Publication number: JP2002212516A
Application number: JP2001040940A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kiriyama; 義行桐山; Seiko Nakajima; 誠行中島
Original assignee: Tsutsunaka Plastic Industry Co Ltd
Current assignee: Tsutsunaka Plastic Industry Co Ltd
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2002-07-31

Abstract

(57)【要約】【目的】透光性素材を面接着するにあたり、瞬間的に
良好な接着力を得る光硬化接着方法を提供することであ
る。【構成】３５０〜４５０ｎｍのスペクトラムを含む光
を照射することによって３５０〜４５０ｎｍの波長域に
吸収ピークを持つ光硬化性接着剤を硬化させ接着するこ
とをを特徴とする光硬化接着方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも片面が透光
性素材であって、接着剤を介して素材同士を合わせて接
着するにあたり、光照射によって瞬間的に接着を完了
し、良好な接着性を有する光硬化接着方法に関するもの
である。特願２０００−１７９１３６の光硬化接着方法
の改良特許として、接着作業を大がかりな紫外線照射装
置などを必要としない接着方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から透明プラスチック材料の接着は
溶剤や常温乾燥型の接着剤が多用されている。しかし、
接着作業後、実用強度を得るまでに時間がかかったり、
作業環境を汚染したりする場合がある。シアノアクリレ
ート系の瞬間接着剤は前述の欠陥はないが接着作業中の
位置修正が出来ず、そのことより大面積の接着は出来な
い。透明な材料であれば空気のかみ込み補正や接着後の
簡単な位置補正は、より必要な機能である。地球環境に
優しく、実用的な接着力を持つ透明材料を美しく簡単に
面接着する方法は希求されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題点を解決し、透明材料の面接着において外観に
優れ、接着力が良好な方法を提供することを目的とす
る。しかも、乾燥に常用の光硬化を用いることで、従来
技術にはない地球環境に優しく超速乾の方法を目指し
た。硬化が瞬間に進行するので硬化時のみの固定で必要
な接着力が得られる有効な方法となり大変効率的であ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、少な
くとも片面が透光性素材であって、接着剤を介して素材
同士を合わせて接着するにあたり、３５０〜４５０ｎｍ
の波長域に吸収ピークを持つ光硬化性接着剤を用い、且
つ透光性素材側から３５０〜４５０ｎｍのスペクトラム
を含む光を照射して接着することを特徴とする光硬化接
着方法に関する。

【０００５】以下本発明を詳細に説明する。本発明にお
いて使用される素材としては、少なくとも片面が透光性
であれば特に制限なく、同素材同士や異種素材同士の組
み合わせと、どのような組み合わせでも適用可能であ
る。通常に使用される素材が特に制限なく適用可能であ
る。透光性材料としては、例えば各種のプラスチック素
材、ガラスなどが適用できる。プラスチック素材として
はアクリル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリス
チロール、ＰＶＣ、ＰＥＴなど特に制限はない。本特許
の光硬化に有効な３５０〜４５０ｎｍのスペクトラムが
吸収されず透過するのであれば、着色や金属蒸着、化学
蒸着などが施された素材であっても良い。光透光性材料
同士の接着の場合はどちらから照射しても問題はない。
非透光性で透光性材料との組み合わせで使用できる材料
は特に制限はない。例えば本特許の光硬化に有効な３５
０〜４５０ｎｍのスペクトラムが完全に吸収される各種
の着色プラスチック素材、木質系素材、窯業系素材、金
属系素材などが挙げられる。これらの材料を用いた場合
は透光性材料側から照射をする。形状は接着する部分が
面接着できる形状があれば、特に板状やシート状の素材
である必要はなく、成形物や複雑形状の材料でも良い。
これら素材は、必要に応じて各種のプライマー処理を施
したものでもよい。

【０００６】本発明において使用される光硬化性接着剤
は３５０〜４５０ｎｍの波長域に吸収ピークを持つ光ラ
ジカル重合性化合物を必須成分とし、さらに必要に応じ
着色顔料、体質顔料、非反応型高分子樹脂、添加剤等を
配合せしめたものである。さらに詳しく説明すると、前
記光ラジカル重合性化合物としては、分子内にラジカル
重合可能な不飽和二重結合を有する反応性希釈剤やオリ
ゴマー、プレポリマーなどの樹脂組成物と光反応開始剤
の混合物が用いられる。樹脂組成物として具体的には不
飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート、ウレタ
ンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエー
テルアクリレート等のオリゴマー及びＮ−ビニル−２−
ビニルピロリドンや各種カルボン酸ビニルエステル等の
ビニル系反応性希釈剤や２−エチルヘキシル（メタ）ア
クリレート、１６ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレ
ート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレー
ト、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレー
ト等のアクリレート系反応性希釈剤の単独又は混合物が
代表的なものとして挙げられる。これらのラジカル重合
性化合物は２８０〜３５０ｎｍに吸収ピークを持ってい
ることが実験で明らかにされた。本特許の必須成分であ
る３５０〜４５０ｎｍの波長域に吸収ピークを持つ光硬
化性接着剤はその光反応開始剤の吸収特性に負うところ
が大であることが実験で明らかにされたが、これによっ
て材料を特定するものではない。

【０００７】本発明は光硬化性接着剤の接着作業を大が
かりな紫外線照射装置などを必要としない光照射によっ
て行ない、手軽に従来作業の範囲内で実施できるように
することが従来技術の思想にはないポイントである。そ
のためには光重合開始剤の選択が重要なことが分かり鋭
意検討の結果、使用できる光重合開始剤としてはベンゾ
フェノン、ベンゾインあるいはそれ等のエステル等のカ
ルボニル化合物、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フ
ェニル−プロパン−１−オンのアセトフェノン系化合
物、４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィ
ンオキサイドなどのアシルホスフィンオキサイド化合物
や２−クロロチオキサントン、２．４−ジエチルチオキ
サントンなどのチオキサントン化合物の単独又は混合物
が代表的なものとして挙げられる。必要ならば水素引き
抜き型光重合開始剤の水素供与体としてトリエタノール
アミンなど、増感機能化合物を配合することが出来る。
配合量は前記ラジカル重合性化合物に対して０．０５〜
１０部の範囲で添加することが出来る。透光性素材の種
類によっては３５０〜４００ｎｍの波長域を吸収しやす
い組成がある、例えばポリカーボネート樹脂類などは顕
著である。着色や蒸着で透過性は低下する。光重合の場
合、光重合開始剤は必須の成分で光感応性はその配合量
に比例する。増量することで硬化を促進する場合があ
り、配合量は透光性素材と硬化用の光源の光強度とスペ
クトラムに合わせて実験により決定する必要がある。本
発明は面接着を目的とするためラジカル重合で問題とな
る酸素阻害がなく、開放された条件で硬化するより少な
い量で硬化が進行する事が分かった。また、３５０〜４
５０ｎｍの波長域に吸収ピークを持つ光硬化性接着剤は
酸素疎外の影響も受けにくく硬化後の表面タックも少な
いことが分かった。光重合開始剤のみの吸収特性とは断
定しにくく敢えて配合物である光硬化性接着剤の吸収特
性に着眼した。前記の光重合開始剤について、特にアシ
ルホスフィンオキサイド化合物とチオキサントン化合物
は特願２０００−１７９１３６の光硬化接着方法で光照
射によって揮発性光分解生成物を発生しない構造の化合
物であるばかりか、その光吸収特性が可視部にわたる長
波長サイドにある特徴や高い反応性は大がかりな紫外線
照射装置などを必要としない光照射によって行なうとい
う本発明の目的に合致するものである。なぜならば、プ
ラスチックなどの透光性材料を透過して光硬化性接着剤
に達する光は短波長の紫外線は吸収されやすい。また、
光の材料への透過性は強度に比例する。短波長域にその
硬化反応を依存していては照射装置の強度に依存しなけ
ればならない。それでは経済性や作業性に問題があるこ
とが分かった。

【０００８】また光重合性化合物としてカチオン開環重
合型の材料があるが、これらの材料は適用できる市販の
光反応開始剤が本発明で必要とする長波長サイドの吸収
がなく、硬化のために高エネルギーを必要とすることを
実験で確認して、接着作業を大がかりな紫外線照射装置
などを必要としない従来接着作業を対象としたためラジ
カル重合型の光重合反応方式が最適であることを確認し
た。しかし、将来、材料開発が進み本発明に必要な３５
０〜４５０ｎｍの波長域に吸収ピークを持つカチオン開
環重合型光反応開始剤が提供出来、それを配合すること
によって３５０〜４５０ｎｍの波長域に吸収ピークを持
つ光硬化性接着剤が出来れば本発明が適用できるのは言
うまでもない。本発明の思想はラジカル重合型の光重合
反応のみに適用されるものではない。

【０００９】必要に応じ着色顔料、体質顔料、非反応型
高分子樹脂、添加剤等を配合することができるが、本発
明を限定するものではない。

【００１０】本発明において光硬化性接着剤を塗布する
方法は、広い面接着をする場合は、常用の印刷方法、塗
装方法が適用できる。印刷方法としては、スクリーン印
刷、グラビア印刷、フレキソ印刷等が適応できる。塗装
方法としては、ロールコーター塗装、フローコーター塗
装、ナイフコーター塗装等が適用できる。比較的狭い面
接着の場合は、合わせた素材の隙間に接着剤の表面張力
で沁み込ませる方法がある。外観も奇麗で作業性にも優
れている。この場合は、接着剤の粘度は低いほうが好ま
しい。一般に前記光重合性化合物でオリゴマーは粘度が
高く反応性希釈剤は低い。反応性希釈剤は単独では表面
硬化性は悪い。それは、酸素阻害の影響を受けやすいか
らである。その点、面接着の光硬化接着剤を設計する場
合、閉じられた系故、酸素阻害の影響を受けにくい。こ
の塗布方法による低粘度の光硬化性接着剤の設計は比較
的容易であることが実験を通じて分かった。

【００１１】本発明の光硬化性接着剤の硬化のための光
照射方法としては、光硬化性接着剤を介し合わされた二
つの素材の透光性素材側から照射を行なうことが必須条
件である。３５０〜４５０ｎｍの波長域に吸収ピークを
持つ光硬化性接着剤を用いることを必須とすることから
照射することにより光硬化性接着剤の硬化に用いる光源
は３５０〜４５０ｎｍの波長を含むスペクトラムを持つ
ものであれば特に限定はなく常用のものが使用できる。
光の透過深度と波長は関連している。透光性材料を透過
し光硬化性接着剤を透過し面接着の反対側の素材界面ま
で到達する光は３５０〜４５０ｎｍの波長スペクトラム
の光であることを実用的な接着力を実験で確かめ確認し
た。前述のごとく、閉じられた系では酸素阻害が少なく
比較的低い光エネルギーで硬化が進行することから、表
面改質や医療・美容用に常用の低圧水銀ランプや照明用
に使用されている常用のキセノンランプを光源とした照
射装置が適用できる。接着作業を大がかりな紫外線照射
装置などを必要としない接着方法に関する本発明の目的
から、従来から行なわれているプラスチックなどの接着
作業として最も適したものでコスト的にも安価である。
比較的狭い面接着で現地施行などの場合に有効である。
勿論、より高出力の３０〜１２０Ｗ／ｃｍの高圧水銀ラ
ンプやメタルハライドランプを光源として使用したハン
ディータイプの高圧紫外線照射装置が適用できるのは言
うまでもない。

【００１２】

【発明の効果】本発明により得られる接着物は、光硬化
のため長時間の固定が不要で瞬間的に接着が完了する。
それ故、透明材料の接着外観が美しい。無溶剤のため地
球環境を汚染することもなく、省資源、省エネルギーで
ある。特に現地施行もできる光硬化システムとして施行
直後に接着物を取り扱うことが可能で、工期短縮や緊急
対応などが可能となる。

【００１３】

【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明は以下の実施例に限定されるわけではな
い。

【００１４】

【００１５】光硬化性接着剤の光吸収特性の測定方法《試験片の作成》厚さ１ｍｍの硼珪酸スライドガラス
の間に０．０３ｇの光硬化性接着剤を挟み込んで試験片
を作成した。《光吸収特性の測定》株式会社島津製作所製紫外
線分光光度計ＵＶ３１００を用いて２００〜８００ｎｍ
（スキャン速度２００ｎｍ／ｍｉｎ．）の透過率を測定
しブランク（スライドガラスのみ）との差をプロットし
吸収特性とした。波長−吸収率曲線を表３に示す。

【００１６】（実施例１）２枚の２５×１００×（３
ｔ）ｍｍのＰＥＴ透明板（サンロイド・ペットエース
筒中プラスチック工業（株）製）の端同士を２０ｍｍオ
ーバーラップさせる。傾かないように上の透明板は同厚
のスペーサーで支える。次いでメスピペットに吸い込ん
だ光硬化性接着剤Ａ（吸収ピーク３１０及び３８０ｎｍ
表３参照）をオーバーラップした透明板の端に滴下し
隙間にしみ込ませ余分の接着剤はメスピペットで吸い取
る。表面硬化性を評価するためオーバーラップ表面にポ
ッティング状に滴下する。次いで３５Ｗキセノンランプ
（ＭＰＸＬ−ＲＰ５０フィリップ社製３５０〜４５
０ｎｍのスペクトラムを含む）を２０ｍｍオーバーラッ
プ部分全体に１００ｍｍの距離で１０秒間照射した。評
価結果を表２に示す。

【００１７】（実施例２）光硬化性接着剤を光硬化性接
着剤Ｂ（吸収ピーク３１０及び３８０ｎｍ表３参照）
に替える以外は実施例１と全て同様に行なった。評価結
果を表２に示す。

【００１８】（実施例３）光硬化性接着剤を光硬化性接
着剤Ｃ（吸収ピーク３１０及び３７０ｎｍ表３参照）
に替える以外は実施例１と全て同様に行なった。評価結
果を表２に示す。

【００１９】（実施例４）光硬化性接着剤を光硬化性接
着剤Ｄ（吸収ピーク３１０及び３８０ｎｍ表３参照）
に替える以外は実施例１と全て同様に行なった。評価結
果を表２に示す。

【００２０】（実施例５）光硬化性接着剤を光硬化性接
着剤Ｅ（吸収ピーク３１０及び３９０ｎｍ表３参照）
に替える以外は実施例１と全て同様に行なった。評価結
果を表２に示す。

【００２１】（実施例６）照射装置を６００Ｗ水銀ラン
プ（ＨＩ−６Ｎ日本電池（株）製３５０〜４５０ｎｍ
のスペクトラムを含む）に替える以外は実施例１と全て
同様に行なった。評価結果を表２に示す。

【００２２】（比較例１）光硬化性接着剤を光硬化性接
着剤Ｆ（吸収ピーク３１０ｎｍ表３参照）に替える以
外は実施例１と全て同様に行なった。評価結果を表２に
示す。

【００２３】（比較例２）照射装置を６００Ｗ水銀ラン
プ（ＨＩ−６Ｎ日本電池（株）製３５０〜４５０ｎｍ
のスペクトラムを含む）に替える以外は比較例１と全て
同様に行なった。評価結果を表２に示す。

【００２４】（比較例３）光硬化性接着剤を光硬化性接
着剤Ｇ（吸収ピーク３１０ｎｍ表３参照）に替える以
外は実施例１と全て同様に行なった。評価結果を表２に
示す。

【００２５】（比較例４）照射装置を６００Ｗ水銀ラン
プ（ＨＩ−６Ｎ日本電池（株）製３５０〜４５０ｎｍ
のスペクトラムを含む）に替える以外は比較例３と全て
同様に行なった。評価結果を表２に示す。

【００２６】（比較例５）照射装置を５０Ｗハロゲンラ
ンプ（ネオハロビームＥ東芝ライテック（株）製３
５０〜４５０ｎｍのスペクトラムを含まない、より長波
長スペクトラム）に替える以外は実施例１と全て同様に
行なった。評価結果を表２に示す。

【００２７】評価項目と評価方法密着性；２枚の透明板の端を掴み弓状に曲げて破壊状態
を評価する。素材破壊の場合は金ヘラで接着状態を評価
する。外観；オーバーラップ部分の透明性や色を評価する。表面硬化性；ポッティング部分のタックを評価する。

【００２８】

【００２９】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも片面が透光性素材であって、
接着剤を介して素材同士を合わせて接着するにあたり、
３５０〜４５０ｎｍの波長域に吸収ピークを持つ光硬化
性接着剤を用い、且つ透光性素材側から光照射して接着
することを特徴とする光硬化接着方法。
【請求項２】光照射する光源が３５０〜４５０ｎｍの
スペクトラムを含む光であることを特徴とする請求項１
の光硬化接着方法。