JP2003221458A - 熱硬化性樹脂成形品の接着方法 - Google Patents
熱硬化性樹脂成形品の接着方法Info
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- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 離型剤を塗布した成形型を用いて形成された
繊維強化熱硬化性樹脂の接着方法において、充分な接着
力を以ってしかも簡便にしてかつ経済的に安定した接着
品質を実現できる接着方法を提供する。 【解決手段】 外部離型剤を塗布した成形型を用いて形
成されたガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形品を、接着剤
を用いて相互に又は他の物質と接着させる方法におい
て、該成形品の接着表面にコロナ炎あるいはプラズマ炎
を接触させた後に接着剤を用いて接着を行うことを特徴
とする熱硬化性樹脂成形品の接着方法。
繊維強化熱硬化性樹脂の接着方法において、充分な接着
力を以ってしかも簡便にしてかつ経済的に安定した接着
品質を実現できる接着方法を提供する。 【解決手段】 外部離型剤を塗布した成形型を用いて形
成されたガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形品を、接着剤
を用いて相互に又は他の物質と接着させる方法におい
て、該成形品の接着表面にコロナ炎あるいはプラズマ炎
を接触させた後に接着剤を用いて接着を行うことを特徴
とする熱硬化性樹脂成形品の接着方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部離型剤を塗布
した成形型を用いて形成された内部離型剤を含有するガ
ラス繊維強化熱硬化性樹脂成形品の接着方法に関するも
のである。
した成形型を用いて形成された内部離型剤を含有するガ
ラス繊維強化熱硬化性樹脂成形品の接着方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ガラス繊維で強化された熱硬化性樹脂成
形品（以下ＧＦＲＰとも言う）は、その比強度が大き
く、かつ高い耐食性能を有することから、種々の分野に
おいて利用されている。また、その成形方法も種類が多
く、スプレーアップ成形、ハンドレイアップ成形、射出
成形、圧縮成形、引抜成形、ＦＷ成形等がある。これら
の成形方法で成形される成形品は、単一の部品として使
用されることは稀で、多くが他の部品と接合され、組み
立てられて完成した商品となる。このようなＧＦＲＰ成
形品を接合する代表的な接合方法には、機械的接合と接
着接合がある。この代表的な２つの接合方法の中でも、
特に接着剤を使用した接合方法は、経済性・作業性に優
れ、非常に古くから実用化され、幅広く使用されてい
る。しかしながら、従来の接着剤を使用したＧＦＲＰ成
形品の接合方法では、成形型との離型性を向上させるた
めに成形型に塗布されたワックスなどの離型剤が接着剤
を塗布するＧＦＲＰ成形品の接着表面に存在し、接着剤
による接合ができなかった。このため、一般的には、Ｇ
ＦＲＰ成形品の接着表面をサンドペーパーや研磨機械で
サンディング処理を行い、離型剤が付着している表面層
を削除していた。さらに、要求される接着強度の信頼性
が高い場合や、成形品の形状によりサンディング処理が
できない場合には、プライマーによる下地処理が行われ
る場合も多く、ＧＦＲＰ成形品の接着工程には、非常に
時間とコストのかかる前処理工程が必要であった。ま
た、このサンディング処理やプライマーによる下地処理
は、処理にバラツキが生じやすく、接着強度のバラツキ
が発生しやすく、強度的な品質の安定性に問題があっ
た。さらに最大の問題は、サンディング処理やプライマ
ーによる下地処理が接着工程と別に行われるため、工程
が別になり加工費が増大し最終商品の製造コストを増大
させる原因となっていた。
形品（以下ＧＦＲＰとも言う）は、その比強度が大き
く、かつ高い耐食性能を有することから、種々の分野に
おいて利用されている。また、その成形方法も種類が多
く、スプレーアップ成形、ハンドレイアップ成形、射出
成形、圧縮成形、引抜成形、ＦＷ成形等がある。これら
の成形方法で成形される成形品は、単一の部品として使
用されることは稀で、多くが他の部品と接合され、組み
立てられて完成した商品となる。このようなＧＦＲＰ成
形品を接合する代表的な接合方法には、機械的接合と接
着接合がある。この代表的な２つの接合方法の中でも、
特に接着剤を使用した接合方法は、経済性・作業性に優
れ、非常に古くから実用化され、幅広く使用されてい
る。しかしながら、従来の接着剤を使用したＧＦＲＰ成
形品の接合方法では、成形型との離型性を向上させるた
めに成形型に塗布されたワックスなどの離型剤が接着剤
を塗布するＧＦＲＰ成形品の接着表面に存在し、接着剤
による接合ができなかった。このため、一般的には、Ｇ
ＦＲＰ成形品の接着表面をサンドペーパーや研磨機械で
サンディング処理を行い、離型剤が付着している表面層
を削除していた。さらに、要求される接着強度の信頼性
が高い場合や、成形品の形状によりサンディング処理が
できない場合には、プライマーによる下地処理が行われ
る場合も多く、ＧＦＲＰ成形品の接着工程には、非常に
時間とコストのかかる前処理工程が必要であった。ま
た、このサンディング処理やプライマーによる下地処理
は、処理にバラツキが生じやすく、接着強度のバラツキ
が発生しやすく、強度的な品質の安定性に問題があっ
た。さらに最大の問題は、サンディング処理やプライマ
ーによる下地処理が接着工程と別に行われるため、工程
が別になり加工費が増大し最終商品の製造コストを増大
させる原因となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、離型剤を塗
布した成形型を用いて形成された繊維強化熱硬化性樹脂
の接着方法において、充分な接着力を以ってしかも簡便
にしてかつ経済的に安定した接着品質を実現できる接着
方法を提供することをその課題とする。
布した成形型を用いて形成された繊維強化熱硬化性樹脂
の接着方法において、充分な接着力を以ってしかも簡便
にしてかつ経済的に安定した接着品質を実現できる接着
方法を提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべき鋭意研究を重ねた結果、離型剤を塗布した
成形型を用いて形成されたＧＦＲＰ成形品の表面を、コ
ロナ炎処理、あるいはプラズマ炎処理により、その成形
品の表面に存在する離型剤が、それらのコロナ炎やプラ
ズマ炎による高エネルギーのイオン分子の衝突により洗
浄され、さらに表面に分子レベルの凹凸が形成された
後、接着剤となじみやすいＯＨ基などの極性基が形成さ
れることを見出した。特に、内部にも離型剤を含有する
ＧＦＲＰ表面の極性基を減少させる離型処理を行った場
合には、コロナ炎処理、あるいはプラズマ炎処理により
接着剤となじみやすいＯＨ基などの極性基が形成される
ことを見出した。さらに本発明者らは、研究を重ねた結
果、これらの表面改質効果が、処理した後の放置時間に
依存し、処理後数時間内に接着剤を塗布すると著しく向
上された接着力で接着を実施し得ることを見出した。本
発明は以上のような知見に基づいてなされたものであ
る。即ち、本発明によれば、以下に示す接着方法が提供
される。 （１）外部離型剤を塗布した成形型を用いて形成された
ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形品を、接着剤を用いて
相互に又は他の物質と接着させる方法において、該成形
品の接着表面にコロナ炎あるいはプラズマ炎を接触させ
た後に接着剤を用いて接着を行うことを特徴とする熱硬
化性樹脂成形品の接着方法。 （２）該成形品が内部離型剤を含有することを特徴とす
る前記（１）に記載の方法。 （３）該コロナ炎が、電極間にガスを流通させながら該
電極間に高電圧を印加して該電極の間隙から外側に突出
させたコロナ炎であることを特徴とする前記（１）又は
（２）に記載の方法。 （４）該プラズマ炎が、電極間にガスを流通させながら
該電極間に高電圧を印加して該電極の間隙から外側に突
出させたプラズマ炎であることを特徴とする前記（１）
〜（３）のいずれかに記載の方法。 （５）該成形品に対してロボットアームに付設された接
着剤塗布ガンを用いて接着剤を塗布することを特徴とす
る前記（１）〜（４）のいずれかに記載の方法。 （６）該電極が該接着剤塗布ガンの付設されたロボット
アームに付設されていることを特徴とする前記（５）に
記載の方法。
を解決すべき鋭意研究を重ねた結果、離型剤を塗布した
成形型を用いて形成されたＧＦＲＰ成形品の表面を、コ
ロナ炎処理、あるいはプラズマ炎処理により、その成形
品の表面に存在する離型剤が、それらのコロナ炎やプラ
ズマ炎による高エネルギーのイオン分子の衝突により洗
浄され、さらに表面に分子レベルの凹凸が形成された
後、接着剤となじみやすいＯＨ基などの極性基が形成さ
れることを見出した。特に、内部にも離型剤を含有する
ＧＦＲＰ表面の極性基を減少させる離型処理を行った場
合には、コロナ炎処理、あるいはプラズマ炎処理により
接着剤となじみやすいＯＨ基などの極性基が形成される
ことを見出した。さらに本発明者らは、研究を重ねた結
果、これらの表面改質効果が、処理した後の放置時間に
依存し、処理後数時間内に接着剤を塗布すると著しく向
上された接着力で接着を実施し得ることを見出した。本
発明は以上のような知見に基づいてなされたものであ
る。即ち、本発明によれば、以下に示す接着方法が提供
される。 （１）外部離型剤を塗布した成形型を用いて形成された
ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形品を、接着剤を用いて
相互に又は他の物質と接着させる方法において、該成形
品の接着表面にコロナ炎あるいはプラズマ炎を接触させ
た後に接着剤を用いて接着を行うことを特徴とする熱硬
化性樹脂成形品の接着方法。 （２）該成形品が内部離型剤を含有することを特徴とす
る前記（１）に記載の方法。 （３）該コロナ炎が、電極間にガスを流通させながら該
電極間に高電圧を印加して該電極の間隙から外側に突出
させたコロナ炎であることを特徴とする前記（１）又は
（２）に記載の方法。 （４）該プラズマ炎が、電極間にガスを流通させながら
該電極間に高電圧を印加して該電極の間隙から外側に突
出させたプラズマ炎であることを特徴とする前記（１）
〜（３）のいずれかに記載の方法。 （５）該成形品に対してロボットアームに付設された接
着剤塗布ガンを用いて接着剤を塗布することを特徴とす
る前記（１）〜（４）のいずれかに記載の方法。 （６）該電極が該接着剤塗布ガンの付設されたロボット
アームに付設されていることを特徴とする前記（５）に
記載の方法。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明において接着対象として用
いる材料は、離型剤を塗布した成形型を用いて形成した
ＧＦＲＰ成形品である。このような成形品は、その表面
に、成形品を作るときの成形型内表面に塗布した離型剤
由来の離型剤が付着して、接着剤による接着が非常に困
難なものとなっている。従って、前記したように、従来
は、このような成形品の表面は、サンドペーパーや研磨
機械でサンディング処理を行ってその成形品表面の接着
性を高めるか、そのサンディング処理ができない場合に
は、プライマーによる下地処理を行ってその成形品表面
の接着性を高めることが常識となっていたものである。
このような成形品は、本発明により充分な接着力を以っ
て簡便に接着させることができるが、このようなことは
本発明者らが初めて見出した予想外のことである。
いる材料は、離型剤を塗布した成形型を用いて形成した
ＧＦＲＰ成形品である。このような成形品は、その表面
に、成形品を作るときの成形型内表面に塗布した離型剤
由来の離型剤が付着して、接着剤による接着が非常に困
難なものとなっている。従って、前記したように、従来
は、このような成形品の表面は、サンドペーパーや研磨
機械でサンディング処理を行ってその成形品表面の接着
性を高めるか、そのサンディング処理ができない場合に
は、プライマーによる下地処理を行ってその成形品表面
の接着性を高めることが常識となっていたものである。
このような成形品は、本発明により充分な接着力を以っ
て簡便に接着させることができるが、このようなことは
本発明者らが初めて見出した予想外のことである。
【０００６】本発明で用いるＧＦＲＰ成形品において、
そのプラスチックとしては、従来公知の各種のものが用
いられる。このようなものには、不飽和ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエ
ステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂等が包
含される。
そのプラスチックとしては、従来公知の各種のものが用
いられる。このようなものには、不飽和ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエ
ステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂等が包
含される。
【０００７】前記熱硬化性樹脂に含有させるガラス繊維
としては、従来公知の各種のものが用いられ、その含有
量は、その熱硬化性樹脂１００重量部当り、１０〜７５
重量部、好ましくは３０〜６０重量部の割合である。前
記熱硬化性樹脂には、必要に応じ、その内部に離型剤
（以下、内部離型剤とも言う）を含有させることもでき
る。この内部離型剤としては、従来公知の各種のものが
用いられる。このようなものには、各種ワックス類が包
含される。このワックスとしては、低分子量ポリオレフ
ィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、高級（炭素数８
〜２２、好ましくは１２〜１８）脂肪酸、高級アルコー
ル、高級脂肪酸アミド、脂肪族フロロカーボン等が挙げ
られる。そのワックス類の融点は、通常、５０〜２００
℃、好ましくは９０〜１６０℃である。熱硬化性樹脂中
の内部離型剤の含有量は、熱硬化性樹脂１００重量部当
り、０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５重量部
の割合である。熱硬化性樹脂中には、前記成分の他、慣
用の補助成分、例えば、着色剤、硬化剤、硬化促進剤、
反応性希釈剤、フィラー、増粘剤、低収縮剤等を適量添
加することができる。
としては、従来公知の各種のものが用いられ、その含有
量は、その熱硬化性樹脂１００重量部当り、１０〜７５
重量部、好ましくは３０〜６０重量部の割合である。前
記熱硬化性樹脂には、必要に応じ、その内部に離型剤
（以下、内部離型剤とも言う）を含有させることもでき
る。この内部離型剤としては、従来公知の各種のものが
用いられる。このようなものには、各種ワックス類が包
含される。このワックスとしては、低分子量ポリオレフ
ィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、高級（炭素数８
〜２２、好ましくは１２〜１８）脂肪酸、高級アルコー
ル、高級脂肪酸アミド、脂肪族フロロカーボン等が挙げ
られる。そのワックス類の融点は、通常、５０〜２００
℃、好ましくは９０〜１６０℃である。熱硬化性樹脂中
の内部離型剤の含有量は、熱硬化性樹脂１００重量部当
り、０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５重量部
の割合である。熱硬化性樹脂中には、前記成分の他、慣
用の補助成分、例えば、着色剤、硬化剤、硬化促進剤、
反応性希釈剤、フィラー、増粘剤、低収縮剤等を適量添
加することができる。
【０００８】熱硬化性樹脂成形品を製造するには、先
ず、所定形状の金型を用意し、その金型の内面に離型剤
（以下、外部離型剤とも言う）を塗布する。この外部離
型剤としては、常温で液状を示す慣用のもの、例えば、
流動パラフィンや、溶剤系ワックス、シリコーン樹脂、
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）溶液等が用いられる。
次に、この金型に、前記烈硬化性樹脂を充填し、硬化さ
せた後、得られた硬化物を成形品として金型から取出
す。得られた成形品の表面に付着する離型剤は、１ｍ2
当り５ｇ以上、特に３０ｇ以上である。
ず、所定形状の金型を用意し、その金型の内面に離型剤
（以下、外部離型剤とも言う）を塗布する。この外部離
型剤としては、常温で液状を示す慣用のもの、例えば、
流動パラフィンや、溶剤系ワックス、シリコーン樹脂、
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）溶液等が用いられる。
次に、この金型に、前記烈硬化性樹脂を充填し、硬化さ
せた後、得られた硬化物を成形品として金型から取出
す。得られた成形品の表面に付着する離型剤は、１ｍ2
当り５ｇ以上、特に３０ｇ以上である。
【０００９】本発明の接着方法は、前記のようにして得
られた成形品相互又はそれと他の物質とを接着剤で接着
させる方法であるが、この場合、その成形品の接着表面
を、コロナ炎処理又はプラズマ処理炎処理した後、接着
剤を介して接着することを特徴とする。
られた成形品相互又はそれと他の物質とを接着剤で接着
させる方法であるが、この場合、その成形品の接着表面
を、コロナ炎処理又はプラズマ処理炎処理した後、接着
剤を介して接着することを特徴とする。
【００１０】前記コロナ炎処理やプラズマ炎処理として
は、従来公知の方法を用いることができる。コロナ炎処
理やプラズマ炎処理においては、電極間にガスを流通さ
せながら該電極間に高電圧を印加して該電極間の間隙か
ら外側に突出するコロナ炎（又はプラズマ炎）を形成さ
せ、このコロナ炎（又はプラズマ炎）を用いて成形品の
表面処理を行う方法が知られているが、本発明では、こ
のような方法を有利に用いることができる。前記コロナ
炎処理やプラズマ炎処理を行うための装置は市販されて
おり、例えば、「コロナマスター」（信光電気計装
社）、「スパジェット」（日本電池社）、「プラズマジ
ェット」（日本スタティック（株））等がある。
は、従来公知の方法を用いることができる。コロナ炎処
理やプラズマ炎処理においては、電極間にガスを流通さ
せながら該電極間に高電圧を印加して該電極間の間隙か
ら外側に突出するコロナ炎（又はプラズマ炎）を形成さ
せ、このコロナ炎（又はプラズマ炎）を用いて成形品の
表面処理を行う方法が知られているが、本発明では、こ
のような方法を有利に用いることができる。前記コロナ
炎処理やプラズマ炎処理を行うための装置は市販されて
おり、例えば、「コロナマスター」（信光電気計装
社）、「スパジェット」（日本電池社）、「プラズマジ
ェット」（日本スタティック（株））等がある。
【００１１】前記電極間の間隙から外側に突出するコロ
ナ炎又はプラズマ炎を用いて成形品の表面処理を行う場
合、その電極間の距離は５〜３０ｍｍ、好ましくは５〜
１０ｍｍである。その電極間に印加する電圧は５〜６０
ｋＶ、好ましくは１５〜２５ｋＶであり、その電圧とし
ては、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、好ましくは５〜３０ｋ
Ｈｚの周波数を有する電圧が用いられる。電極間を流通
させるガスとしては、空気、酸素、窒素等の各種ガスで
あることができるが、入手容易性の点で空気を用いるの
がよい。電極間を流通するガスの流速は、１〜１０ｍ／
秒、好ましくは３〜６ｍ／秒である。コロナ炎又はプラ
ズマ炎と成形品表面との接触時間は、通常、０．１〜１
０秒、好ましくは０．５〜２秒である。
ナ炎又はプラズマ炎を用いて成形品の表面処理を行う場
合、その電極間の距離は５〜３０ｍｍ、好ましくは５〜
１０ｍｍである。その電極間に印加する電圧は５〜６０
ｋＶ、好ましくは１５〜２５ｋＶであり、その電圧とし
ては、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、好ましくは５〜３０ｋ
Ｈｚの周波数を有する電圧が用いられる。電極間を流通
させるガスとしては、空気、酸素、窒素等の各種ガスで
あることができるが、入手容易性の点で空気を用いるの
がよい。電極間を流通するガスの流速は、１〜１０ｍ／
秒、好ましくは３〜６ｍ／秒である。コロナ炎又はプラ
ズマ炎と成形品表面との接触時間は、通常、０．１〜１
０秒、好ましくは０．５〜２秒である。
【００１２】前記接着剤としては、従来公知の各種接着
剤が用いられる。このようなものには、エポキシ樹脂系
接着剤、ポリウレタン系接着剤、ゴム系接着剤、シアノ
アクリレート系接着剤、ホットメルト接着剤、アクリル
エマルジョン系接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、α−
オレフィン樹脂系接着剤、水性高分子／イソシアネート
系接着剤、反応型アクリル接着剤、弾性接着剤等が包含
される。
剤が用いられる。このようなものには、エポキシ樹脂系
接着剤、ポリウレタン系接着剤、ゴム系接着剤、シアノ
アクリレート系接着剤、ホットメルト接着剤、アクリル
エマルジョン系接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、α−
オレフィン樹脂系接着剤、水性高分子／イソシアネート
系接着剤、反応型アクリル接着剤、弾性接着剤等が包含
される。
【００１３】本発明により成形品の接着を行う場合、成
形品を移動させる移動ラインにおいて、コロナ炎処理又
はプラズマ炎処理を行った後、接着剤を用いて成形品の
接着を行うのが好ましい。接着剤を用いる成形品の接着
は、そのコロナ炎処理後又はプラズマ炎処理後、可及的
速やかに行うのが好ましく、通常、そのコロナ炎処理後
又はプラズマ炎処理後、２４時間分以内、好ましくは１
０分以内、より好ましくは１分以内で行うのがよい。
形品を移動させる移動ラインにおいて、コロナ炎処理又
はプラズマ炎処理を行った後、接着剤を用いて成形品の
接着を行うのが好ましい。接着剤を用いる成形品の接着
は、そのコロナ炎処理後又はプラズマ炎処理後、可及的
速やかに行うのが好ましく、通常、そのコロナ炎処理後
又はプラズマ炎処理後、２４時間分以内、好ましくは１
０分以内、より好ましくは１分以内で行うのがよい。
【００１４】本発明で用いるコロナ炎処理又はプラズマ
炎処理は、その電極として、装置本体から分離した移動
可能な小型のもの（縦：２〜３ｃｍ、横：１〜２ｃｍ）
を用いるのがよい。接着剤を塗布するために、ロボット
アームに取り付けられた塗布ガンが用いられているが、
本発明の場合、この塗布ガンの付設されたロボットアー
ムに、好ましくはその塗布ガンの近傍（３０ｃｍ以内、
特に１０ｃｍ以内）前記小型電極を取付け、その電極間
の間隙から突出したコロナ炎又はプラズマ炎でＧＦＲＰ
成形品の表面を処理した後接着剤をすぐに塗布すること
で、コロナ炎処理又はプラズマ炎処理と接着処理を有利
に行うことができる。即ち、従来のような大型の電極を
もつ装置により処理し、処理したＧＦＲＰ成形品を別の
接着工程で接着するのでは、工程間の時間経過や大気中
のゴミやほこり、あるいは作業者の接触によるカーボン
等の付着により、その処理の効果がなくなってしまう
が、前記のようにして電極間から突出するコロナ炎やプ
ラズマ炎を用いる処理と接着処理を行うことによって、
安定した接着を効率よく行うことができる。
炎処理は、その電極として、装置本体から分離した移動
可能な小型のもの（縦：２〜３ｃｍ、横：１〜２ｃｍ）
を用いるのがよい。接着剤を塗布するために、ロボット
アームに取り付けられた塗布ガンが用いられているが、
本発明の場合、この塗布ガンの付設されたロボットアー
ムに、好ましくはその塗布ガンの近傍（３０ｃｍ以内、
特に１０ｃｍ以内）前記小型電極を取付け、その電極間
の間隙から突出したコロナ炎又はプラズマ炎でＧＦＲＰ
成形品の表面を処理した後接着剤をすぐに塗布すること
で、コロナ炎処理又はプラズマ炎処理と接着処理を有利
に行うことができる。即ち、従来のような大型の電極を
もつ装置により処理し、処理したＧＦＲＰ成形品を別の
接着工程で接着するのでは、工程間の時間経過や大気中
のゴミやほこり、あるいは作業者の接触によるカーボン
等の付着により、その処理の効果がなくなってしまう
が、前記のようにして電極間から突出するコロナ炎やプ
ラズマ炎を用いる処理と接着処理を行うことによって、
安定した接着を効率よく行うことができる。
【００１５】本発明により成形品を他の物質と接着させ
る場合、その他の物質は、プラスチック、金属、セラミ
ックス、木質材等であることができる。プラスチックの
場合、その表面にコロナ炎処理やプラズマ炎処理を施す
ことは有利な方法である。
る場合、その他の物質は、プラスチック、金属、セラミ
ックス、木質材等であることができる。プラスチックの
場合、その表面にコロナ炎処理やプラズマ炎処理を施す
ことは有利な方法である。
【００１６】
【発明の効果】本発明によるＧＦＲＰ成形品の接着方法
は、従来の接着方法とは異なり、サンディング処理やプ
ライマーによる下地処理を行わないより簡便でかつ経済
的で高品質な接着方法であり、コロナ炎やプラズマ炎を
接触させるだけで接着表面の改質を行い、そしてコロナ
炎処理やプラズマ炎処理と接着剤の塗布工程を一体化す
ることで、経時的でかつ接着強度のバラツキの少ない高
品質な接着強度がえられる。また、この方法は、従来の
コロナ放電処理やプラズマ放電処理とは異なり、電極間
に被処理物を挿入する必要がなく、被処理物にコロナ炎
やプラズマ炎を接触させるだけで実施できるので、大型
の披処理物やくりぬき部のある被処理物に対しても、何
ら支障なく適用することができる。
は、従来の接着方法とは異なり、サンディング処理やプ
ライマーによる下地処理を行わないより簡便でかつ経済
的で高品質な接着方法であり、コロナ炎やプラズマ炎を
接触させるだけで接着表面の改質を行い、そしてコロナ
炎処理やプラズマ炎処理と接着剤の塗布工程を一体化す
ることで、経時的でかつ接着強度のバラツキの少ない高
品質な接着強度がえられる。また、この方法は、従来の
コロナ放電処理やプラズマ放電処理とは異なり、電極間
に被処理物を挿入する必要がなく、被処理物にコロナ炎
やプラズマ炎を接触させるだけで実施できるので、大型
の披処理物やくりぬき部のある被処理物に対しても、何
ら支障なく適用することができる。
【００１７】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。
する。
【００１８】なお、以下の実験において用いたコロナ放
電処理装置は、図１及び図２に示した構造のものであ
る。図１は、コロナ炎処理装置全体を示す概略図であ
る。図２は、高圧電極の構造説明図である。図１におい
て、１は高電圧発生装置、２は高圧ケーブル、３は高圧
電極、４は送風孔、５は送風管、６は送風機、７はコロ
ナ炎を示す。図２において、１、２、３、４は側板、Ｓ
は空間、Ｅは電極を示す。
電処理装置は、図１及び図２に示した構造のものであ
る。図１は、コロナ炎処理装置全体を示す概略図であ
る。図２は、高圧電極の構造説明図である。図１におい
て、１は高電圧発生装置、２は高圧ケーブル、３は高圧
電極、４は送風孔、５は送風管、６は送風機、７はコロ
ナ炎を示す。図２において、１、２、３、４は側板、Ｓ
は空間、Ｅは電極を示す。
【００１９】実施例１
ＧＦＲＰとして母材に炭酸カルシュウムを１００重量部
混入した不飽和ポリエステル樹脂（大日本インキ工業
（株）製、）、強化材としてガラス繊維組布（４軸組布
ＫＱ−２２７０、日東紡績（株）製）からなる引抜成形
品から試験片を切り出した。試験片の幅は２０ｍｍ、厚
さ５ｍｍ、長さ１００ｍｍである。この引抜成形品に
は、内部離型剤として（モールドウィズＩＮＴ−ＰＳ１
２５、アクセルプラスチックスリサーチラボラトリーズ
社製）を不飽和ポリエステル樹脂に対して５重量部混入
しており、引抜成形型には外部離型剤として、オイル系
離型剤ＴＳＭ−６２１、（東芝シリコーン（株）製）が
塗布してある。従って、成形されたＧＦＲＰ引抜成形品
の表面には、内部離型剤と外部離型剤が存在しており接
着性は非常に悪いものとなっている。このＧＦＲＰ引抜
成形品の試験片の表面を予めテーチングされたロボット
アームを一定速度２ｍ／分で移動させながら、その表面
上にコロナ炎を接触させながらエポキシ系接着剤［「デ
ナタイトエポキシレジンＸＮＲ３１２４」（主剤）／ハ
ードナーＸＮＨ３１２４（硬化剤）、ナガセケムテック
ス（株）製］を同時に塗布した。この場合、ＧＦＲＰ引
抜成形品の試験片表面と電極先端との間の距離（以下、
照射距離と言う）は一定に保持した。次に、このように
してコロナ炎処理後にＧＦＲＰ引抜成形品の試験片の表
面に接着剤を塗布した試料を、同様にコロナ炎処理だけ
を行い接着剤を塗布していない試料とオーバーラップ１
０ｍｍで互いに貼合せ、クリップにて圧縮し、２５℃で
４８時間硬化させた。この後、引張せん断接着強さを測
定した。また、コロナ炎を接触させながらエポキシ系接
着剤を同時に塗布する方法としない方法での接着強度を
比較するため、同じ試料の表面を溶剤で脱脂した後にエ
ポキシ系接着剤のみを塗布した試験片を作成し、引張せ
ん断接着強さを測定した。その結果を表１に示す。この
場合の測定は、イソストロン万能試験機を用いて、クロ
スヘッドスピード５ｍｍ／分の条件で行った。なお、コ
ロナ炎処理条件は次の通りである。 （放電条件） 電圧：１５ｋｖ（周波数：２０ｋＨｚ） 電流：３０ｍＡ 電極先端からのコロナ炎の長さ：３０ｍｍ 照射距離：７ｍｍ
混入した不飽和ポリエステル樹脂（大日本インキ工業
（株）製、）、強化材としてガラス繊維組布（４軸組布
ＫＱ−２２７０、日東紡績（株）製）からなる引抜成形
品から試験片を切り出した。試験片の幅は２０ｍｍ、厚
さ５ｍｍ、長さ１００ｍｍである。この引抜成形品に
は、内部離型剤として（モールドウィズＩＮＴ−ＰＳ１
２５、アクセルプラスチックスリサーチラボラトリーズ
社製）を不飽和ポリエステル樹脂に対して５重量部混入
しており、引抜成形型には外部離型剤として、オイル系
離型剤ＴＳＭ−６２１、（東芝シリコーン（株）製）が
塗布してある。従って、成形されたＧＦＲＰ引抜成形品
の表面には、内部離型剤と外部離型剤が存在しており接
着性は非常に悪いものとなっている。このＧＦＲＰ引抜
成形品の試験片の表面を予めテーチングされたロボット
アームを一定速度２ｍ／分で移動させながら、その表面
上にコロナ炎を接触させながらエポキシ系接着剤［「デ
ナタイトエポキシレジンＸＮＲ３１２４」（主剤）／ハ
ードナーＸＮＨ３１２４（硬化剤）、ナガセケムテック
ス（株）製］を同時に塗布した。この場合、ＧＦＲＰ引
抜成形品の試験片表面と電極先端との間の距離（以下、
照射距離と言う）は一定に保持した。次に、このように
してコロナ炎処理後にＧＦＲＰ引抜成形品の試験片の表
面に接着剤を塗布した試料を、同様にコロナ炎処理だけ
を行い接着剤を塗布していない試料とオーバーラップ１
０ｍｍで互いに貼合せ、クリップにて圧縮し、２５℃で
４８時間硬化させた。この後、引張せん断接着強さを測
定した。また、コロナ炎を接触させながらエポキシ系接
着剤を同時に塗布する方法としない方法での接着強度を
比較するため、同じ試料の表面を溶剤で脱脂した後にエ
ポキシ系接着剤のみを塗布した試験片を作成し、引張せ
ん断接着強さを測定した。その結果を表１に示す。この
場合の測定は、イソストロン万能試験機を用いて、クロ
スヘッドスピード５ｍｍ／分の条件で行った。なお、コ
ロナ炎処理条件は次の通りである。 （放電条件） 電圧：１５ｋｖ（周波数：２０ｋＨｚ） 電流：３０ｍＡ 電極先端からのコロナ炎の長さ：３０ｍｍ 照射距離：７ｍｍ
【００２０】
【表１】
【００２１】この結果から明らかなように、コロナ炎を
接触させながらエポキシ系接着剤を塗布する本発明の方
法では、単に、試料の表面を溶剤で脱脂した後にエポキ
シ系接着剤のみを塗布した場合に比較して、引張せん断
接着強さで約１．５〜２倍程向上する。また、本発明の
コロナ炎を接触させながらエポキシ系接着剤を塗布する
方法では、材料の破壊状況が接着表面の界面破壊ではな
く、ＦＲＰの母材で破壊するため界面の接着強度のばら
つきもすくなく安定した品質の接着が得られる。
接触させながらエポキシ系接着剤を塗布する本発明の方
法では、単に、試料の表面を溶剤で脱脂した後にエポキ
シ系接着剤のみを塗布した場合に比較して、引張せん断
接着強さで約１．５〜２倍程向上する。また、本発明の
コロナ炎を接触させながらエポキシ系接着剤を塗布する
方法では、材料の破壊状況が接着表面の界面破壊ではな
く、ＦＲＰの母材で破壊するため界面の接着強度のばら
つきもすくなく安定した品質の接着が得られる。
【００２２】コロナ放電処理やプラズマ放電処理でプラ
スチックの表面が改質されることは、以前から知られて
いたが、内部離型剤と外部離型剤がたくさん付着したＧ
ＦＲＰ成形品の表面がこれほど改質されることは知られ
ていなかった。そこで、本発明者らは前記実施例で用い
た試験片の表面分析を行った。コロナ炎処理やプラズマ
炎処理でＧＦＲＰ成形品の表面が改質され、接着強度が
前記実施例のように大幅に改善される理由としては以下
の３つが考えられる。 （１）表面に付着している外部離型剤などの有機物（汚
れ）がプラズマ粒子と結合して飛ばされ、ＧＦＲＰ成形
品の表面が洗浄される。 （２）プラズマ粒子によりＧＦＲＰ成形品の表面に原子
レベルの凹凸ができ、接着剤と物理的な結合ができる。 （３）プラズマやコロナ放電により高エネルギーの電子
が大気中の分子と衝突してラジカルやイオンなどが生成
し、これがＧＦＲＰ成形品の表面で反応してカルボキシ
ル基、カルボニル基、水酸基などの極性官能基が導入さ
れる。これにより、プラスチック表面の改質が行われ
る。 本発明者らは、これらの仮説のうち（３）の理由が最も
大きな要因と考え、表面分析法として高分子に最も利用
されていているＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）を用いたＧＦ
ＲＰ成形品の表面の分析を行った。ＸＰＳは固体表面に
Ｘ線（主としてＭｇＫα（１２５３．６ｅＶ）またはＡ
ｌＫα（１４８６．６ｅＶ））を照射して外部光電効果
により放出される内殻電子の運動エネルギーを測定する
ことにより、放出される前の電子と原子核との間の結合
エネルギーが算出される。この結合エネルギーは元素特
有の値を示し、光電子放出量が測定領域の元素濃度に比
例することから、ＸＰＳ測定により元素の定性および定
量分析を行うことができる。
スチックの表面が改質されることは、以前から知られて
いたが、内部離型剤と外部離型剤がたくさん付着したＧ
ＦＲＰ成形品の表面がこれほど改質されることは知られ
ていなかった。そこで、本発明者らは前記実施例で用い
た試験片の表面分析を行った。コロナ炎処理やプラズマ
炎処理でＧＦＲＰ成形品の表面が改質され、接着強度が
前記実施例のように大幅に改善される理由としては以下
の３つが考えられる。 （１）表面に付着している外部離型剤などの有機物（汚
れ）がプラズマ粒子と結合して飛ばされ、ＧＦＲＰ成形
品の表面が洗浄される。 （２）プラズマ粒子によりＧＦＲＰ成形品の表面に原子
レベルの凹凸ができ、接着剤と物理的な結合ができる。 （３）プラズマやコロナ放電により高エネルギーの電子
が大気中の分子と衝突してラジカルやイオンなどが生成
し、これがＧＦＲＰ成形品の表面で反応してカルボキシ
ル基、カルボニル基、水酸基などの極性官能基が導入さ
れる。これにより、プラスチック表面の改質が行われ
る。 本発明者らは、これらの仮説のうち（３）の理由が最も
大きな要因と考え、表面分析法として高分子に最も利用
されていているＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）を用いたＧＦ
ＲＰ成形品の表面の分析を行った。ＸＰＳは固体表面に
Ｘ線（主としてＭｇＫα（１２５３．６ｅＶ）またはＡ
ｌＫα（１４８６．６ｅＶ））を照射して外部光電効果
により放出される内殻電子の運動エネルギーを測定する
ことにより、放出される前の電子と原子核との間の結合
エネルギーが算出される。この結合エネルギーは元素特
有の値を示し、光電子放出量が測定領域の元素濃度に比
例することから、ＸＰＳ測定により元素の定性および定
量分析を行うことができる。
【００２３】図３に、ＧＦＲＰ成形品の表面分析結果を
示す。分析は、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓ及びＮ１ｓを対象とし
た。図３に示すコロナ炎電処理後におけるＸＰＳのＣ１
ｓスペクトルは処理前のスペクトルと比較して明らかに
高エネルギー側にブロードなショルダーが認められる。
これは、水酸基、カルボニル基及びカルボキシル基など
の親水基に関係したＣ１ｓスペクトルが重なり合って生
じたものと考えられる。そこで、Ｃ１ｓスペクトルを波
形分離法によって、水酸基、カルボニル基及びカルボキ
シル基の量を求めた。なお、波形分離は、各官能基によ
るピーク値をガウス分布と仮定し、それぞれに対応する
結合エネルギーを２８６．５１ｅＶ，２８８．０３ｅ
Ｖ，２８９．５４ｅＶと定めた。表２に波形分離法によ
って求めた、水酸基、カルボニル基及びカルボキシル基
の量を示す。この表からも明らかなように、本発明のコ
ロナ炎を接触させながら処理した表面では、明らかに水
酸基、カルボニル基及びカルボキシル基の量が多くなっ
ており、接着剤と反応する親水基が増えており、逆に接
着に寄与しない炭素の１次結合は減少していることがわ
かる。以上の分析結果から、本発明者らの仮説が立証さ
れ、本発明の優位性が証明された。
示す。分析は、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓ及びＮ１ｓを対象とし
た。図３に示すコロナ炎電処理後におけるＸＰＳのＣ１
ｓスペクトルは処理前のスペクトルと比較して明らかに
高エネルギー側にブロードなショルダーが認められる。
これは、水酸基、カルボニル基及びカルボキシル基など
の親水基に関係したＣ１ｓスペクトルが重なり合って生
じたものと考えられる。そこで、Ｃ１ｓスペクトルを波
形分離法によって、水酸基、カルボニル基及びカルボキ
シル基の量を求めた。なお、波形分離は、各官能基によ
るピーク値をガウス分布と仮定し、それぞれに対応する
結合エネルギーを２８６．５１ｅＶ，２８８．０３ｅ
Ｖ，２８９．５４ｅＶと定めた。表２に波形分離法によ
って求めた、水酸基、カルボニル基及びカルボキシル基
の量を示す。この表からも明らかなように、本発明のコ
ロナ炎を接触させながら処理した表面では、明らかに水
酸基、カルボニル基及びカルボキシル基の量が多くなっ
ており、接着剤と反応する親水基が増えており、逆に接
着に寄与しない炭素の１次結合は減少していることがわ
かる。以上の分析結果から、本発明者らの仮説が立証さ
れ、本発明の優位性が証明された。
【００２４】
【表２】
【図１】本発明の方法で用いるコロナ放電処理装置全体
を示す概略説明図である。
を示す概略説明図である。
【図２】高圧電極の１例についての構造説明図である。
（ａ）：縦断面図
（ｂ）：横断面図
【図３】Ｘ線光電子分光を用いたＧＦＲＰ成形品の表面
分析結果を示す。
分析結果を示す。
（図１）
１ 高電圧発生装置
２ 高圧ケーブル
３ 高圧電極
４ 送風孔
５ 送風管
６ 送風機
７ コロナ炎
（図２）
１、２、３、４ 側板
Ｓ 空間
Ｅ 電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 天野 博
兵庫県龍野市龍野町中井236番地 ナガセ
ケムテックス株式会社播磨第２工場内
(72)発明者 平山 紀夫
福島県郡山市名倉32−１ レジデンス名倉
208号
Ｆターム(参考） 4F073 AA01 BA21 BA22 BA23 BA28
BA34 CA01 CA08 CA21
4J002 BB002 BB252 BF051 CC031
CD001 CF211 CK021 DL006
EB067 EC067 EF057 EG017
EH017 EP007 FA046 FD162
FD167
Claims (6)
- 【請求項１】 離型剤を塗布した成形型を用いて形成さ
れたガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形品を、接着剤を用
いて相互に又は他の物質と接着させる方法において、該
成形品の接着表面にコロナ炎あるいはプラズマ炎を接触
させた後に接着剤を用いて接着を行うことを特徴とする
熱硬化性樹脂成形品の接着方法。 - 【請求項２】 該成形品が内部離型剤を含有することを
特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 該コロナ炎が、電極間にガスを流通させ
ながら該電極間に高電圧を印加して該電極の間隙から外
側に突出させたコロナ炎であることを特徴とする請求項
１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 該プラズマ炎が、電極間にガスを流通さ
せながら該電極間に高電圧を印加して該電極の間隙から
外側に突出させたプラズマ炎であることを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項５】 該成形品に対してロボットアームに付設
された接着剤塗布ガンを用いて接着剤を塗布することを
特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。 - 【請求項６】 該電極が該接着剤塗布ガンの付設された
ロボットアームに付設されていることを特徴とする請求
項５に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002020306A JP2003221458A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 熱硬化性樹脂成形品の接着方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002020306A JP2003221458A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 熱硬化性樹脂成形品の接着方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003221458A true JP2003221458A (ja) | 2003-08-05 |
Family
ID=27743831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002020306A Pending JP2003221458A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 熱硬化性樹脂成形品の接着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003221458A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009510207A (ja) * | 2005-09-30 | 2009-03-12 | エアバス エスパーニャ、ソシエダ リミタダ | 複合材料構造体の常圧プラズマ・ビームによる表面処理法 |
| JP2010097931A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Inpro Innovations Ges Fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme In Der Fahrzeugindustrie Mbh | プラズマ・ジェットにより部品表面の前処理および／または後処理をするためのデバイス |
| WO2020196600A1 (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 東レ株式会社 | 炭素繊維強化複合材料の成形品およびその製造方法 |
| CN114700240A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-07-05 | 上海克络蒂材料科技发展有限公司 | 一种纤维增强树脂型材喷漆处理工艺 |
-
2002
- 2002-01-29 JP JP2002020306A patent/JP2003221458A/ja active Pending
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| CN113557115A (zh) * | 2019-03-28 | 2021-10-26 | 东丽株式会社 | 碳纤维增强复合材料的成型品及其制造方法 |
| CN113557115B (zh) * | 2019-03-28 | 2023-05-30 | 东丽株式会社 | 碳纤维复合材料的成型品及其制造方法 |
| US11993688B2 (en) | 2019-03-28 | 2024-05-28 | Toray Industries, Inc. | Molded article of carbon fiber composite material and production method for molded article of carbon fiber composite material |
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