JP2010535917A - 結合要素 - Google Patents

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Abstract

本発明は、2つのプラスチック要素(1、2)を永久的に結合するための結合要素に関する。本発明によれば、結合要素(3)が、少なくとも1種の接着剤を備えた平面要素として形成されていること、接着剤が最初は非接着性であること、ならびに接着剤が活性化後には永久的に接着性である。

Description

本発明は、2つのプラスチック要素を永久的に結合するための結合要素、相応の結合要素を備えたプラスチックハウジング、ならびに2つのプラスチック要素の結合方法に関する。
従来技術からは、2つのプラスチックを永久的に結合するためにプラスチックを相互に溶着することが知られている。しかしながらプラスチックの相互溶着は、限定的なものにとどまり、具体的には、特に比較的近似の融点をもつプラスチックの場合にだけ可能である。相互に結合すべきプラスチックが明らかに互いに異なる融点をもつ場合には、溶着に問題が生じる。なぜなら溶着温度を少なくとも両方の融点の高い方の温度に対応させなければならないからであり、これにより低い方の融点をもつプラスチックは、早い段階で既に、望ましくない構造変化を引き起こす恐れのある高い温度負荷に曝されるのである。
代替案として、プラスチック要素を永久的に接着するために接着テープを使用することが知られている。ただし接着テープには取扱いに関する難しさがある。つまり、プラスチック要素と接着テープの位置合わせを最初の試みで成功させなければならない。なぜなら再度の位置合わせを実施するのは非常に困難だからである。この理由から接着テープは、例えばエアバッグのハウジングを構成するプラスチック要素の結合にも適していない。その他に、エアバッグ袋体が、プラスチックハウジングに詰められる際に少なくとも部分的に接着テープと接触し、かつ接着テープに貼り付くという危険がある。
従来技術(独国特許発明第102005037662号A1明細書(特許文献1);独国特許発明第102005037663号A1明細書(特許文献2))からは、熱溶着工程によって初めて、一方の面ではポリマーの下地と、もう一方の面ではその接着テープ自体のさらなる部分と永久的に接着結合する接着テープの使用が知られている。
独国特許発明第102005037662号A1明細書 独国特許発明第102005037663号A1明細書 米国特許第4,581,429号A明細書 国際公開第98/13392号A1 欧州特許出願公開第735052号A1明細書 国際公開第96/24620号A1 国際公開第98/44008号A1 独国特許発明第19949352号A1明細書 欧州特許出願公開第0824111号A1明細書 欧州特許出願公開第826698号A1明細書 欧州特許出願公開第824110号A1明細書 欧州特許出願公開第841346号A1明細書 欧州特許出願公開第850957号A1明細書 米国特許第5,945,491号A明細書 米国特許第5,854,364号A明細書 米国特許第5,789,487号A明細書 国際公開第98/01478号A1 国際公開第99/31144号A1
「Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology」Donatas Satas著(van Nostrand、1989) T.G. Fox、Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123 Houben Weyl、Methoden der Organischen Chemie、Vol. E 19a、60〜147ページ Hawker、American Chemical Society、1997年春の総会への寄稿 Husemann、IUPAC World-Polymer Meeting 1998、Gold Coastへの寄稿 Macromolecules、1995、28、7886 Macromolecules 2000、33、243〜245 Houben Weyl、Methoden der Organischen Chemie、Vol. E 19a、60ページ以降 Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie、第12巻、525〜555ページ(第4版)、Weinheim
本発明の課題は、2つのプラスチック要素を永久的に結合するための、簡単に取扱い可能であり、かつ一般的に、特に異なるプラスチックに対しても使用可能である結合要素を提供することである。
本発明は前述の課題を、請求項1の前提部の特徴を備えた結合要素においては請求項1の特徴部の特徴によって、請求項13の前提部の特徴を備えたプラスチックハウジングにおいては請求項13の特徴部の特徴によって、また請求項17に基づく2つのプラスチック要素の結合方法によって、解決する。好ましい形態および変形形態は、それぞれの従属請求項の主題である。
この課題の解決は、本発明においては、プラスチック要素を、これまで一般的であったように直接的に相互溶着することによって達成されるのでも、プラスチック要素を永久的に結合するための従来の接着テープの一種を使用することによって達成されるのでもない。そうではなく、結合すべきプラスチック要素が、その間に配置された結合要素によって相互に結合される。その際、この結合要素は、平面要素として形成されており、つまりその厚さに比べて大きな面の広がりを有している。加えてこの結合要素は接着剤を有しており、ただしこの接着剤は、最初は非接着性である。したがってプラスチック要素も結合要素も初めは何度も改めて位置合わせすることができ、接着結合が生じて再度の位置合わせのためにこの接着結合を再び外すということをしなくてよい。さらにこの接着剤は活性化可能な接着剤であり、つまり接着剤の接着性は活性化工程によって初めて獲得される。
接着剤の活性化は、原則的に任意の熱作用によって行うことができる。ただしとりわけ、プラスチック要素を結合するには、超音波溶着方法または高周波溶着方法による活性化が特に適していることが分かった。つまりこの場合、活性化はほぼ温度に関係なく行うことができ、したがって処理時間を短縮することができ、かつ相互に結合すべきプラスチック要素を、材料に負荷のかかる高温に曝す必要がない。
特に超音波溶着および高周波溶着の場合、結合要素への温度作用が、できるだけ局所的に制限されて起きることが保証され、これによりプラスチック要素での望ましくない構造変化を回避することができる。これに加え、最終的に結合要素が両方のプラスチック要素の間の永久的な結合をもたらすことにより、任意の互いに異なるプラスチックをも、このような結合要素で相互に結合させることができる。とりわけ、それぞれのプラスチック要素の融点が異なっていてもよく、特に最大30℃、好ましくは最大50℃の融点差でもよい。
超音波溶着はプラスチックの接合方法である。その際、対応する結合要素なしで、原則的に熱可塑性プラスチックだけを溶着することができる。他のすべての溶着方法の場合と同様に、溶着部位で、材料を熱供給によって表面的に融解させなければならない。超音波溶着の場合、必要な熱は高周波の機械的振動によって生成される。この方法の主な特徴は、部材間での溶着に必要な熱が、分子摩擦および界面摩擦により部材内で発生することである。したがって超音波溶着は摩擦溶着の群に属する。
このために必要な超音波溶着機は、基本的に以下のサブアセンブリから成る。
・ 発振器
・ スタック(ソノトロード)
・ アンビル
発振器によって超音波周波数が生成される。この発振器は、電源電圧を高圧および高周波数に変換する。遮蔽ケーブルを介して電気エネルギーが超音波変換器、いわゆるコンバータに伝達される。コンバータは、交流電場が印加されると膨張および収縮する特定の結晶の特性を利用する圧電効果に基づいて働く。これにより機械的振動が生じ、この振動は振幅変換器を介してソノトロード(いわゆる溶着ホーン)に伝達される。振動の振幅に関しては、振幅変換器で振幅の大きさに影響を及ぼすことができる。振動は、2〜5N/mmの圧力下で、ソノトロードとアンビルの間に挟み込まれた被加工物に伝達され、その際、分子摩擦および界面摩擦によって、可塑化に必要な熱が生成される。その場所の温度によって、それぞれのプラスチックまたは本願における結合要素が軟化し始め、かつ減衰係数が上昇する。減衰定数の増加はさらなる熱生成を引き起こし、これが自己促進反応の効果を保証する。この方法は、非常に短い溶着時間、したがってしばしば高い経済性を特徴とする。
冷却後、溶着結合は固定されている。ソノトロードは継続的に超音波振動に曝されるので、材料への要求が非常に高い。したがってたいていはカーバイドでコーティングされたチタンが使用される。
これに対し高周波溶着は、熱の作用下での加圧溶着方法であり、この熱はオーム損失に基づき接合部品内で発生する。溶着技術において高周波電流を適用する際の2つの形式は、誘導性および導電性のエネルギー導入である。導電性の高周波溶着では、エネルギー導入が送電レールまたは滑り接触部を介して行われ、一方、誘導性の形式でのエネルギー導入は、接合部品の上方に置かれた誘導コイルによって行われる。電気力学的効果によって接合部品に流れる高周波交流電流が結合部位を加熱し、かつ力を加えることによって部品は形状結合的に相互結合する。溶着すべき熱可塑性物質は、d>0.01の誘電損率を有さなければならない。目下のところ産業において、誘導性のエネルギー導入による高周波溶着は、主として長手継目管を製造するために使用されている。
好ましい形態では、接着剤はできるだけ短い処理時間を可能にする接着剤である。そして上述の溶着方法と組み合わせることで、プラスチック要素を結合する工程全体を非常に速く、かつ効率よく行うことができる。適切な接着剤は、接着剤を活性化するための処理時間が5秒未満、好ましくは2秒未満、さらに好ましくは1秒未満であることを可能にすることが分かった。このように短い活性化時間は、超音波溶着の場合、例えばフェノール樹脂をベースとする接着剤によって達成することができる。
両方のプラスチック要素の実際の結合のそれぞれ必要な特性に応じて、様々に結合要素を形成し得ること、例えば平面要素を基材ありまたは基材なしで形成し得ることがさらに好ましい。基材なしでの形成、例えば2種の異なる接着剤または1種だけの接着剤を有する転写式接着テープとしての形成は、結合要素の全高をできるだけ低くすべき場合、例えば微小領域内に貼り付ける場合に有意義である。これに対し追加の基材を用いた形成は、例えば高負荷のかかる結合の場合、ならびに結合要素として型抜き部材を使用する際に型抜きし易くするため、結合要素自体の特に高い機械的安定性が必要なときなどに特に有利である。
結合要素のための接着剤としては、特にフェノール樹脂をベースとする接着剤および/またはニトリルゴムをベースとする接着剤が考慮される。
適切なニトリルブタジエンゴムは、例えばEni ChemのEuroprene(商標)として、またはBayerのKrynac(商標)およびPerbunan(商標)として、またはZeonのBreon(商標)およびNipol N(商標)として入手可能である。水素化ニトリルブタジエンゴムは、BayerのTherban(商標)として、およびZeonのZetpol(商標)として入手可能である。ニトリルブタジエンゴムは高温または低温で重合される。
本発明の好ましい一形態では、ニトリルゴムは15〜45%のアクリルニトリルを有している。反応性樹脂による完全な相分離を回避するためにも、アクリルニトリルの割合は全体に対して15%超であるべきであろう。ニトリルゴムのためのさらなる基準はムーニー粘度である。低温での高い柔軟性を保証する必要があるので、ムーニー粘度は100未満であるべきである(ムーニーML1+4 100℃)。市販のそのようなニトリルゴムの例は、例えばZeon Chemicals社のNipol(商標)N917である。
カルボキシル末端、アミン末端、エポキシ末端、またはメタクリレート末端をもつニトリルブタジエンゴムを添加成分として使用することができる。そのようなエラストマーは、特に好ましくはM<20,000g/molの分子量であり、かつ5%〜30%のアクリルニトリルを有している。最適な混合可能性を達成するためにも、アクリルニトリルは、エラストマー全体に対して少なくとも5%超であるべきであろう。そのような末端をもつ市販のニトリルゴムのための例は、例えばNoveon社のHycar(商標)である。
カルボキシ末端をもつニトリルブタジエンゴムには、カルボン酸価が15〜45、非常に好ましくは20〜40のゴムを使用することが好ましい。カルボン酸価は、カルボン酸を完全に中和するために必要な値としてミリグラムKOH単位の値で提示される。
アミン末端をもつニトリルブタジエンゴムには、アミン価が25〜150、より好ましくは30〜125のゴムを使用することが特に好ましい。アミン価は、滴定によってエタノール溶液中のHClに対して決定されるアミン当量に関連するものである。この場合、アミン価はゴム100グラム当たりのアミン当量に関連するものであるが、最終的には100で割る。
活性化可能な接着剤中の反応性樹脂の割合は75〜30重量%である。非常に好ましい群はエポキシ樹脂を含んでいる。エポキシ樹脂の分子量Mは、ポリマーのエポキシ樹脂に関して100g/mol〜最大10000g/molである。
エポキシ樹脂は、例えばビスフェノールAとエピクロルヒドリンの反応生成物、エピクロルヒドリン、グリシジルエステル、エピクロルヒドリンとp−アミノフェノールの反応生成物を含んでいる。
好ましい市販の例は、例えばCiba GeigyのAraldite(商標)6010、CY−281(商標)、ECN(商標)1273、ECN(商標)1280、MY720、RD−2であり、Dow ChemicalのDER(商標)331、DER(商標)732、DER(商標)736、DEN(商標)432、DEN(商標)438、DEN(商標)485であり、Shell ChemicalのEpon(商標)812、825、826、828、830、834、836、871、872、1001、1004、1031などであり、および同様にShell ChemicalのHPT(商標)1071、HPT(商標)1079である。
市販の脂肪族エポキシ樹脂の例は、例えばUnion Carbide Corp.のERL−4206、ERL−4221、ERL4201、ERL−4289、またはERL−0400のようなビニルシクロヘキサンジオキシドである。
ノボラック樹脂としては、例えばCelaneseのEpi−Rez(商標)5132、住友化学のESCN−001、Ciba GeigyのCY−281、Dow ChemicalのDEN(商標)431、DEN(商標)438、Quatrex5010、日本化薬のRE305S、大日本インキ化学工業のEpiclon(商標)N673、またはShell ChemicalのEpicote(商標)152を使用することができる。
さらに反応性樹脂として、例えばCytecのCymel(商標)327および323のようなメラミン樹脂も使用することができる。
さらに反応性樹脂として、例えばArizona ChemicalのNIREZ(商標)2019のようなテルペンフェノール樹脂も使用することができる。
さらに反応性樹脂として、さらなる好ましい形態では、例えば東陶化成のYP50、Union Carbide Corp.のPKHC、および昭和ユニオン合成株式会社のBKR2620のようなフェノール樹脂も使用することができる。さらに反応性樹脂としてフェノールレゾール樹脂を、別のフェノール樹脂と組み合わせて、使用することもできる。
さらに反応性樹脂として、例えば日本ポリウレタン工業のCoronate(商標)L、BayerのDesmodur(商標)N3300またはMondur(商標)489のようなポリイソシアネートも使用することができる。
そのうえ、活性化可能な接着剤の有利な一実施形態では、接着力を上げる(接着性を付与する)樹脂が添加され、非常に有利には、これが活性化可能な接着剤の混合物全体に対して最大30重量%の割合で添加される。添加すべき接着性付与樹脂として、すべての既知の、および文献中に記載された接着樹脂を例外なく使用することができる。代表的なものを挙げれば、ピネン樹脂、インデン樹脂、およびロジン樹脂、それらの不均化された、水素添加された、重合された、エステル化された誘導体および塩、脂肪族および芳香族の炭化水素樹脂、テルペン樹脂、およびテルペンフェノール樹脂、ならびにC5、C9、およびその他の炭化水素樹脂である。これらの樹脂およびさらなる樹脂の任意の組合せを、結果として生じる接着剤の特性を所望通りに調整するために使用することができる。一般的には、ニトリルゴムと相溶性を有する(可溶性の)すべての樹脂を使用することができ、特に、すべての脂肪族、芳香族、アルキル芳香族の炭化水素樹脂、純モノマーをベースとする炭化水素樹脂、水素添加された炭化水素樹脂、官能性炭化水素樹脂、ならびに天然樹脂が挙げられる。「Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology」Donatas Satas著(van Nostrand、1989)(非特許文献1)に示された記述を参照することが可能である。
両方の成分間の反応を促進させるため、混合物中に任意で架橋剤および促進剤を加えることもできる。
促進剤としては、例えばイミダゾールが適しており、四国化成工業株式会社の2M7、2E4MN、2PZ−CN、2PZ−CNS、P0505、L07Nとして、またはAir ProductsのCurezol2MZとして市販されている。さらに架橋剤としては、HMTA(ヘキサメチレンテトラミン)の添加が適している。
さらに、促進のためにアミン、特にtert−アミンを使用することもできる。
反応性樹脂の他に可塑剤も使用することができる。これに関し本発明の好ましい一実施形態では、ポリグリコールエーテル、ポリエチレンオキシド、リン酸エステル、脂肪族カルボン酸エステル、および安息香酸エステルをベースとする可塑剤を使用することができる。さらに芳香族カルボン酸エステル、比較的高分子のジオール、スルホンアミド、およびアジピン酸エステルを使用することもできる。
さらに任意でフィラー(例えば繊維、カーボンブラック、酸化亜鉛、二酸化チタン、白亜、中実ガラスビーズまたは中空ガラスビーズ、別の材料から成るマイクロビーズ、ケイ酸、ケイ酸塩)、核形成剤、発泡剤、接着増強性添加剤、および熱可塑性物質、配合剤、および/または例えば一次酸化防止剤および二次酸化防止剤の形または光保護剤の形の老化防止剤を添加することができる。
さらなる好ましい一実施形態では、さらなる添加剤、例えばポリビニルホルマール、ポリアクリレートゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、メチルビニルシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン・コポリマーゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴムが加えられる。
ポリビニルブチラールは、SoluciaのButvar(商標)として、WackerのPioloform(商標)として、およびKurarayのMowital(商標)として入手可能である。ポリアクリレートゴムは、ZeonのNipol AR(商標)として入手可能である。クロロプレンゴムは、BayerのBaypren(商標)として入手可能である。エチレンプロピレンジエンゴムは、DSMのKeltan(商標)として、Exxon MobileのVistalon(商標)として、およびBayerのBuna EP(商標)として入手可能である。メチルビニルシリコーンゴムは、Dow CorningのSilastic(商標)として、およびGE SiliconesのSilopren(商標)として入手可能である。フルオロシリコーンゴムは、GE SiliconesのSilastic(商標)として入手可能である。ブチルゴムは、Exxon MobileのEsso Butyl(商標)として入手可能である。スチレンブタジエンゴムは、BayerのBuna S(商標)として、およびEni ChemのEuroprene(商標)として、およびBayerのPolysar S(商標)として入手可能である。
ポリビニルホルマールは、Ladd ResearchのFormvar(商標)として入手可能である。
さらなる好ましい一実施形態では、以下のポリマーの群からの熱可塑性材料などのような添加剤が加えられる。すなわちポリウレタン、ポリスチレン、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン・ターポリマー、ポリエステル、硬質ポリ塩化ビニル、軟質ポリ塩化ビニル、ポリオキシメチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、フッ素化ポリマー、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、エチレンビニルアセテート、ポリビニルアセテート、ポリイミド、ポリエーテル、コポリアミド、コポリエステル、ポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソブテン、およびポリ(メタ)クリレートである。
活性化可能な接着剤の接着力は、さらなる狙いを定めた添加によって増強することができる。そうして例えばポリイミンコポリマーまたはポリビニルアセテートコポリマーは接着力増進性添加剤としても使用することができる。
しかし活性化可能な接着剤には熱可塑性材料も加えることができる。熱可塑性材料は、以下のポリマーの群から選択することが好ましい。すなわちポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、エチレンビニルアセテート、合成ゴム、例えばスチレンイソプレンジブロックコポリマーおよびスチレンイソプレントリブロックコポリマー(SIS)、スチレンブタジエンジブロックコポリマーおよびスチレンブタジエントリブロックコポリマー(SBS)、スチレンエチレンブタジエンジブロックコポリマーおよびスチレンエチレンブタジエントリブロックコポリマー(SEBS)、ポリビニルアセテート、ポリイミド、ポリエーテル、コポリアミド、コポリエステル、ポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリ(メタ)クリレートであり、その際、これらの混合物も使用することができる。この列挙はすべてを網羅しているわけではない。
本発明のさらなる一実施形態では、熱可塑性ブレンドが1つのポリマー群から選択され、その際、それぞれのポリマーはその化学組成が異なっている。
接着技術的特性および活性化領域を最適化するため、任意で、接着力を上げる樹脂または反応性樹脂を加えることができる。この樹脂の割合は、熱可塑性材料に対して2〜50重量%である。
添加すべき接着性付与樹脂、反応性樹脂、または添加剤として、前に挙げたニトリルゴム配合を最適化するためのすべての可能性を使用することができる。
さらに、アクリレートベースの活性化可能な接着剤を使用することができる。そうしてこの場合、活性化可能な接着剤は、特に好ましい一形態ではベースポリマーa)およびb)から成り、
ベースポリマーa)は、
a1)40〜95重量%の、下記の式のアクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステル
CH=CH(R)(COOR
[式中、R=Hおよび/またはCHであり、かつR=Hおよび/または1〜30個の炭素原子を有するアルキル鎖である]
a2)5〜30重量%の、少なくとも1つのカルボン酸基および/またはスルホン酸基および/またはホスホン酸基を有する共重合可能なビニルモノマー
a3)1〜10重量%の、少なくとも1つのエポキシ基または1つの酸無水物官能基を有する共重合可能なビニルモノマー
a4)0〜20重量%の、官能基によって、凝集性の上昇、架橋の反応性の上昇、または直接的な架橋に貢献し得る共重合可能なビニルモノマー
から成り、
b)は、5〜50重量%の、1種のエポキシ樹脂または複数のエポキシ樹脂から成る混合物である。
ポリマーa)は、温度作用下および任意の圧力下で感圧接着性になり、かつ貼り付けおよび冷却後に固化によって高い接着力を発揮する活性化可能な感圧性接着剤を含み得る。この活性化可能な感圧性接着剤は、適用温度に応じて様々な静的ガラス転移温度TG,Aまたは融点TS,Aを有する。
非常に好ましい一形態では、モノマーa1)としてアクリルモノマーを使用し、このアクリルモノマーは、4〜14個の炭素原子、好ましくは4〜9個の炭素原子から成るアルキル基を有するアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルを含んでいる。これの具体例は、この列挙に限定されないが、n−ブチルアクリレート、n−ペンチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、n−ヘプチルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ベヘニルアクリレート、およびそれらの分枝異性体、例えば2−エチルヘキシルアクリレートである。同様にc1)として少量を加え得るさらなる使用すべき化合物クラスは、メチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、およびイソボルニルメタクリレートである。
好ましい一方法では、モノマーa2)としてイタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル酢酸、フマル酸、クロトン酸、アコニット酸、ジメチルアクリル酸、β−アクリロイルオキシプロピオン酸、トリクロロアクリル酸、ビニルホスホン酸、およびビニルスルホン酸を使用する。
好ましい一方法では、モノマーa3)としてグリシジルメタクリレート、無水マレイン酸、および無水イタコン酸を使用する。
非常に好ましい一形態では、モノマーa4)としてビニルエステル、ビニルエーテル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、α位に芳香環および複素環を有するビニル化合物を使用する。ここでも、これに限定されないが、いくつかの例を挙げるとすれば、ビニルアセテート、ビニルホルムアミド、ビニルピリジン、エチルビニルエーテル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、およびアクリロニトリルである。
さらなる非常に好ましい一形態では、モノマーa4)として、以下の官能基を有するモノマーが使用される。すなわちヒドロキシ基、酸アミド基、イソシアナート基、またはアミノ基である。
成分a4)のためのさらなる特に好ましい例は、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、アリルアルコール、アクリルアミド、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、t−ブチルフェニルアクリレート、t−ブチルフェニルメタクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、2−ブトキシエチルメタクリレート、2−ブトキシエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、シアノエチルメタクリレート、シアノエチルアクリレート、6−ヒドロキシヘキシルメタクリレート、N−tert−ブチルアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−(ブトキシメチル)メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−(エトキシメチル)アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、テトラヒドロフルフリルアクリレートであり、この列挙に限定されない。
さらなる好ましい一形態では、成分a4)として芳香族ビニル化合物を使用するが、その芳香核がC〜C18から成り、かつヘテロ原子も含むことができる。特に好ましい例はスチレン、4−ビニルピリジン、N−ビニルフタルイミド、メチルスチレン、3,4−ジメトキシスチレン、4−ビニル安息香酸であり、この列挙に限定されない。
重合反応のためのモノマーは、結果として生じるポリマーが産業的に使用可能な接着剤または感圧性接着剤として用いることができるようにも、特に結果として生じるポリマーが「Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology」Donatas Satas著(van Nostrand、New York、1989)(非特許文献1)に対応する接着性または感圧接着性の特性を有するようにも選択する。ここでも、所望のガラス転移温度の制御は、重合の基礎となるモノマー混合物を組み合わせる際にFox式(G1)を適用することによって達成することができる。感圧性接着剤に関しては、結果として生じるポリマーの静的ガラス転移温度が15℃未満であることが有利である。
熱活性化可能な接着剤に関し、TG,A≧30℃のポリマーのガラス転移温度TG,Aを達成するには、上で述べたことに対応して、Fox式(G1)(T.G. Fox、Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123(非特許文献2)を参照)に基づきポリマーのための所望のTG,A値が生じるように、モノマーを選択することが非常に好ましく、およびモノマー混合物の量的組成を選択をすることが有利である。
式中でnは、使用するモノマーの通し番号を表しており、Wは、それぞれのモノマーnの質量分率(重量%)を表しており、かつTG,nは、それぞれのモノマーnから成るホモポリマーのそれぞれのガラス転移温度を単位Kで表している。
接着剤を製造するため、従来のラジカル重合または制御されたラジカル重合を実施することが有利である。ラジカルによって進行する重合に関しては、重合用の追加のさらなるラジカル開始剤、特に熱によって分解してラジカルを生成するアゾ開始剤またはペルオキソ開始剤を含む開始剤系を使用することが好ましい。ただし原則的には、アクリレート用で当業者に周知のすべての通常の開始剤が適している。炭素中心ラジカルの生成は、Houben Weyl、Methoden der Organischen Chemie、Vol. E 19a、60〜147ページ(非特許文献3)に記載されている。この方法を、類似した方法で適用することが好ましい。
ラジカル源としては、例えば、ペルオキシド、ヒドロペルオキシド、およびアゾ化合物であり、典型的なラジカル開始剤の例としては、これらに限定されないが、ペルオキソ二硫酸カリウム、過酸化ジベンゾイル、クメンヒドロペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、アゾジイソ酸ブチロニトリル、シクロヘキシルスルホニルアセチルペルオキシド、ジイソプロピルペルカーボネート、t−ブチルペルオクトエート、ベンズピナコールが挙げられる。非常に好ましい一形態では、ラジカル開始剤として1,1’−アゾ−ビス−(シクロヘキサンカルボン酸ニトリル)(DuPont社のVazo88(商標))を使用する。
ラジカル重合により生成される感圧性接着剤の平均分子量Mは、20,000〜2,000,000g/molの範囲内にあるように選択することが非常に好ましく、融解感圧接着剤としてのさらなる使用のためには特に、平均分子量Mが100,000〜500,000g/molの感圧性接着剤が製造される。平均分子量の測定は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)またはマトリクス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI−MS)によって行われる。
重合は、塊状で、1種または複数の有機溶剤の存在下で、水の存在下で、または有機溶剤と水から成る混合物中で実施することができる。その際、使用する溶剤量をできるだけ少なく保つよう努める。適切な有機溶剤は、純粋なアルカン(例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン)、芳香族炭化水素(例えばベンゼン、トルエン、キシレン)、エステル(例えば酢酸エチルエステル、酢酸プロピルエステル、酢酸ブチルエステル、または酢酸ヘキシルエステル)、ハロゲン化炭化水素(例えばクロロベンゼン)、アルカノール(例えばメタノール、エタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル)、およびエーテル(例えばジエチルエーテル、ジブチルエーテル)、またはそれらの混合物である。水性重合反応は、反応混合物がモノマーの転化中に均質な相の形で存在することを保証するため、水と混合可能な共溶剤または親水性の共溶剤を加えることができる。本発明のための有利に使用可能な共溶剤は以下から成る群から選択され、すなわち脂肪族アルコール、グリコール、エーテル、グリコールエーテル、ピロリジン、N−アルキルピロリジノン、N−アルキルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アミド、カルボン酸およびその塩、エステル、有機スルフィド、スルホキシド、スルホン、アルコール誘導体、ヒドロキシエーテル誘導体、アミノアルコール、ケトン、およびその類似物、ならびにそれらの誘導体および混合物である。
重合時間は、転化率および温度に応じて4〜72時間である。反応温度を高く選択し得るほど、つまり反応混合物の熱安定性が高いほど、それだけ反応期間を短く選択することができる。
重合を開始するには、熱によって分解する開始剤のために熱を導入することが必須である。重合は、熱によって分解する開始剤のために、開始剤のタイプに応じて50〜160℃に加熱することによって開始され得る。
ラジカル安定化のため、有利な手順では(NIT1)型または(NIT2)型のニトロキシドを使用する。
上式で、R#1、R#2、R#3、R#4、R#5、R#6、R#7、R#8は、互いに独立に、以下の化合物または原子を意味する。
i)ハロゲン化物、例えば塩素、臭素、またはヨウ素
ii)1〜20個の炭素原子を有する直鎖、分枝、環式、および複素環式の炭化水素、これは飽和、不飽和、または芳香族であってもよい
iii)エステル−COOR#9、アルコキシド−OR#10、および/またはホスホン酸エステル−PO(OR#11、この場合R#9、R#10、および/またはR#11は、群ii)からの残基を表す。
構造(NIT1)または(NIT2)の化合物は、どんな種類のポリマー鎖にも結合することができ(好ましくは、上に挙げた残基の少なくとも1つがこのようなポリマー鎖であるという意味において)、したがってブロックコポリマーを組み立てるために、マクロラジカルまたはマクロ調節剤として利用される。
以下のタイプの化合物の、重合反応用の制御された調節剤がより好ましい。
・ 2,2,5,5−テトラメチル−1−ピロリジニルオキシル(PROXYL)、3−カルバモイル−PROXYL、2,2−ジメチル−4,5−シクロヘキシル−PROXYL、3−オキソ−PROXYL、3−ヒドロキシルイミン−PROXYL、3−アミノメチル−PROXYL、3−メトキシ−PROXYL、3−t−ブチル−PROXYL、3,4−ジ−t−ブチル−PROXYL
・ 2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシルピロリジニルオキシル(TEMPO)、4−ベンゾイルオキシ−TEMPO、4−メトキシ−TEMPO、4−クロロ−TEMPO、4−ヒドロキシ−TEMPO、4−オキソ−TEMPO、4−アミノ−TEMPO、2,2,6,6−テトラエチル−1−ピペリジニルオキシル、2,2,6−トリメチル−6−エチル−1−ピペリジニルオキシル
・ N−tert−ブチル−1−フェニル−2−メチルプロピルニトロキシド
・ N−tert−ブチル−1−(2−ナフチル)−2−メチルプロピルニトロキシド
・ N−tert−ブチル−1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキシド
・ N−tert−ブチル−1−ジベンジルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキシド
・ N−(1−フェニル−2−メチルプロピル)−1−ジエチルホスホノ−1−メチルエチルニトロキシド
・ ジ−t−ブチルニトロキシド
・ ジフェニルニトロキシド
・ t−ブチル−t−アミルニトロキシド
代替手順で積層用接着剤を製造可能な一連のさらなる重合方法は、従来技術から選択することができる。
米国特許第4,581,429号A明細書(特許文献3)は、制御されたラジカル重合方法を開示しており、この方法は、開始剤として式R’R”N−O−Yの化合物を使用し、式中、Yは、不飽和モノマーを重合させることのできるフリーラジカル種である。しかしこの反応は、一般的に転化率が低い。特に問題なのは、アクリレートの重合が、かなり低い収率およびモル質量でしか進行しないことである。国際公開第98/13392号A1(特許文献4)は、対称的な置換パターンを有する開鎖アルコキシアミン化合物を記載している。欧州特許出願公開第735052号A1明細書(特許文献5)は、狭いモル質量分布の熱可塑性エラストマーの製造方法を開示している。国際公開第96/24620号A1(特許文献6)は、非常に特異的なラジカル化合物、例えばイミダゾリジンをベースとするリン含有ニトロキシドを使用する重合方法を記載している。国際公開第98/44008号A1(特許文献7)は、モルホリン、ピペラジノン、およびピペラジンジオンをベースとする特定のニトロキシルを開示している。独国特許発明第19949352号A1明細書(特許文献8)は、制御されたラジカル重合における調節剤としての複素環式アルコキシアミンを記載している。アルコキシアミンまたは対応する遊離ニトロキシドの相応の変形形態は、ポリアクリレートの製造効率を改善する(Hawker、American Chemical Society、1997年春の総会への寄稿(非特許文献4);Husemann、IUPAC World-Polymer Meeting 1998、Gold Coastへの寄稿(非特許文献5))。
さらなる制御された重合方法として、原子移動ラジカル重合(ATRP)を、ブロックコポリマーを合成するために有利なやり方で使用することができ、その際、開始剤として、好ましくは単官能性または二官能性の第二級または第三級ハロゲン化物を使用し、かつその(それらの)ハロゲン化物の引き抜きのために、Cu錯体、Ni錯体、Fe錯体、Pd錯体、Pt錯体、Ru錯体、Os錯体、Rh錯体、Co錯体、Ir錯体、Ag錯体、またはAu錯体を使用する(欧州特許出願公開第0824111号A1明細書(特許文献9);欧州特許出願公開第826698号A1明細書(特許文献10);欧州特許出願公開第824110号A1明細書(特許文献11);欧州特許出願公開第841346号A1明細書(特許文献12);欧州特許出願公開第850957号A1明細書(特許文献13))。さらにATRPの様々な可能性が、米国特許第5,945,491号A明細書(特許文献14)、米国特許第5,854,364号A明細書(特許文献15)、および米国特許第5,789,487号A明細書(特許文献16)の公報に記載されている。
さらに有利には、本発明により利用されるポリマーを、アニオン重合によって製造することができる。ここで、反応媒体として好ましくは不活性溶剤、例えば脂肪族および脂環式の炭化水素が使用され、または芳香族炭化水素も使用される。
リビングポリマーは、一般的に構造P(A)−Meで表され、式中、Meは、周期表の第I族の金属、例えばリチウム、ナトリウム、またはカリウムであり、かつP(A)は、モノマー[a1)〜a4)]から成る生長するポリマーブロックである。製造すべきポリマーのモル質量は、モノマー濃度に対する開始剤濃度の比率によって予め設定される。
適切な重合開始剤としては、例えばn−プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、2−ナフチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、またはオクチルリチウムが適しているが、この列挙に限定されるわけではない。さらに、アクリレートを重合するためにサマリウム錯体をベースとする開始剤が知られており(Macromolecules、1995、28、7886(非特許文献6))、かつここで使用可能である。
さらに二官能性の開始剤、例えば1,1,4,4−テトラフェニル−1,4−ジリチオブタンまたは1,1,4,4−テトラフェニル−1,4−ジリチオイソブタンも使用することができる。共開始剤も同様に使用することができる。適切な共開始剤は、とりわけハロゲン化リチウム、アルカリ金属アルコキシド、またはアルキルアルミニウム化合物である。非常に好ましい一変形例においては、リガンドおよび共開始剤が、アクリレートモノマー、例えばn−ブチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレートを直接的に重合可能であるように、かつポリマーにおいて対応するアルコールとのエステル交換によって生成する必要がないように選択される。
非常に好ましい製造法として、RAFT重合(可逆的付加開裂連鎖移動重合)の変形を実施する。この重合法は、例えば公報国際公開第98/01478号A1(特許文献17)および国際公開第99/31144号A1(特許文献18)に詳細に記載されている。製造には、特に有利には一般構造R”’−S−C(S)−S−R”’のトリチオカーボネートが適している(Macromolecules 2000、33、243〜245(非特許文献7))。
非常に有利な一形態では、例えばトリチオカーボネート(TTC1)および(TTC2)またはチオ化合物(THI1)および(THI2)を重合のために使用し、式中、Φは、非官能基化され得るフェニル環、または直接的にもしくはエステル結合もしくはエーテル結合を介して結びついているアルキル置換基またはアリール置換基によって官能基化され得るフェニル環でよく、またシアノ基でもよく、また飽和もしくは不飽和の脂肪族残基でもよい。フェニル環Φは、任意で1つまたは複数のポリマーブロック、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、またはポリ(メト)アクリレートであり、P(A)またはP(B)のための定義に対応して構成され得、またはポリスチレンを担持することができる。官能基は、例えばハロゲン、ヒドロキシ基、エポキシド基、窒素含有基、または硫黄含有基であることができ、このリストに限定されるわけではない。
そのうえ、一般構造
$1−C(S)−S−R$2 (THE)
のチオエステルが、特に非対称系を製造するために使用できる。上式で、R$1およびR$2は、互いに独立に選択することができ、R$1は以下の群i)〜iv)の1つからの残基でよく、R$2は以下の群i)〜iii)の1つからの残基でよい。
i)それぞれ直鎖または分枝状のC〜C18アルキル、C〜C18アルケニル、C〜C18アルキニル;アリール複素環、フェニル複素環、ベンジル複素環、脂肪族複素環、および芳香族複素環。
ii)−NH、−NH−R$3、−NR$3$4、−NH−C(O)−R$3、−NR$3−C(O)−R$4、−NH−C(S)−R$3、NR$3−C(S)−R$4
式中、R$3およびR$4は、互いに独立に群i)から選択された残基である。
iii)−S−R$5、−S−C(S)−R$5、式中、R$5は群i)またはii)の1つからの残基でよい。
iv)−O−R$6、−O−C(O)−R$6、式中R$6は群i)またはii)の1つから選択された残基でよい。
上に挙げた、ラジカルによって進行する制御された重合に関しては、重合用の追加のさらなるラジカル開始剤、特に熱によって分解してラジカルを生成するアゾ開始剤またはペルオキソ開始剤を含む開始剤系が好ましい。ただし原則的には、アクリレートのための既知の全ての通常の開始剤がこれに適している。炭素中心ラジカルの生成は、Houben-Weyl、Methoden der Organischen Chemie、Vol. E19a、60ページ以降(非特許文献8)に記載されている。この方法を好ましいやり方で適用する。ラジカル源の例は、ペルオキシド、ヒドロペルオキシド、およびアゾ化合物である。典型的なラジカル開始剤の例としては、これらには限定されないが、ペルオキソ二硫酸カリウム、過酸化ジベンゾイル、クメンヒドロペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、シクロヘキシルスルホニルアセチルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシド、アゾジイソブチロニトリル、ジイソプロピルペルカーボネート、tert−ブチルペルオクトエート、ベンズピナコールである。非常に好ましい一形態では、ラジカル開始剤として1,1’−アゾ−ビス−(シクロヘキシルニトリル)(Vazo88(登録商標)、DuPont(登録商標))または2,2−アゾ−ビス−(2−メチルブタンニトリル)(Vazo67(登録商標)、DuPont(登録商標))を使用する。さらに、UV照射下で初めてラジカルを遊離させるラジカル源も使用することができる。
従来のRAFT工程の場合、できるだけ狭い分子量分布を実現するために、たいていは低い転化率までしか重合されない(国際公開第98/01478号A1(特許文献17))。しかしこの低い転化率により、このポリマーは感圧性接着剤としては使用できず、特に融解感圧接着剤としては使用できない。なぜなら残留モノマーの割合が高いため、接着技術的特性に悪影響を及ぼし、残留モノマーが濃縮工程において回収溶剤を汚染し、かつ対応する自己接着性テープが非常に高い脱ガス挙動を示すであろうからである。
上記のエポキシド樹脂は、エポキシ化合物のすべての群を含む。したがってエポキシ樹脂は、モノマーでも、オリゴマーでも、ポリマーでもよい。ポリマーのエポキシ樹脂は、脂肪族、脂環式、芳香族、または複素環式のどの性質のものでもよい。エポキシ樹脂は、架橋のために利用し得る好ましくは少なくとも2つのエポキシ基を有している。
エポキシ樹脂の分子量は、ポリマーのエポキシ樹脂に関して100g/mol〜最大25000g/molである。
エポキシ樹脂は、例えばビスフェノールAとエピクロルヒドリンの反応生成物、フェノールとホルムアルデヒドの反応生成物(ノボラック樹脂)、エピクロルヒドリン、グリシジルエステル、エピクロルヒドリンとp−アミノフェノールの反応生成物を含む。
好ましい市販の生成物の例は、例えばCiba GeigyのAraldite(商標)6010、CY−281(商標)、ECN(商標)1273、ECN(商標)1280、MY720、RD−2であり、Dow ChemicalのDER(商標)331、DER(商標)732、DER(商標)736、DEN(商標)432、DEN(商標)438、DEN(商標)485であり、Shell ChemicalのEpon(商標)812、825、826、828、830、834、836、871、872、1001、1004、1031などであり、および同様にShell ChemicalのHPT(商標)1071、HPT(商標)1079である。
市販の脂肪族エポキシ樹脂の例は、例えばUnion Carbide Corp.のERL−4206、ERL−4221、ERL4201、ERL−4289、またはERL−0400のようなビニルシクロヘキサンジオキシドである。
可能な一実施形態では、接着剤がさらなる配合成分を含んでおり、それは例えばフィラー、顔料、レオロジー添加剤、付着性を改善するための添加剤、可塑剤、エラストマー、老朽化防止剤(酸化防止剤)、光保護剤、UV吸収剤、ならびにその他の補助物質および添加物質、例えば乾燥剤(分子篩ゼオライト、酸化カルシウムなど)、流動化剤および流動性向上剤、湿潤剤(界面活性剤)、または触媒である。
フィラーとして、すべての細かく粉砕された固体の添加物質、例えば白亜、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、カオリン、硫酸バリウム、二酸化チタン、または酸化カルシウムを使用することができる。さらなる例は、タルク、雲母、ケイ酸、ケイ酸塩、または酸化亜鉛である。これらの混合物も使用することができる。
使用される顔料は、有機または無機の性質のものでよい。有機または無機の色素顔料のすべての種類、例えば光安定性およびUV安定性を改善するための二酸化チタンなどのような白色顔料、ならびに金属顔料が考慮される。
レオロジー添加剤の例は、焼成シリカ、層状ケイ酸塩(ベントナイト)、高分子ポリアミド粉末、またはヒマシ油誘導体の粉末である。
付着性を改善するための添加剤は、例えばポリアミド、エポキシド、またはシランの群からの物質とすることができる。
可塑剤の例は、フタル酸エステル、トリメリット酸エステル、リン酸エステル、アジピン酸のエステル、ならびに他の非環式ジカルボン酸エステル、脂肪酸エステル、ヒドロキシカルボン酸エステル、フェノールのアルキルスルホン酸エステル、脂肪族、脂環式、および芳香族のミネラルオイル、炭化水素、液状または半固体状のゴム(例えばニトリルゴムまたはポリイソプレンゴム)、ブタンおよび/またはイソブタンから成る液状または半固体状の重合物、アクリル酸エステル、ポリビニルエーテル、接着性付与樹脂のためのベースでもある原料をベースとする液状および軟質の樹脂、羊毛ロウおよび別のロウ、シリコーン、ならびにポリマー可塑剤、例えばポリエステルまたはポリウレタンである。
適切な樹脂は、すべての天然樹脂および合成樹脂であり、例えばロジン誘導体(例えば不均化、水素添加、またはエステル化によって生じた誘導体)、クマロンインデン樹脂およびポリテルペン樹脂、脂肪族または芳香族の炭化水素樹脂(C5樹脂、C9樹脂、(C5)樹脂)、混合されたC5/C9樹脂、上記に挙げたタイプの水素化および部分水素化された誘導体、スチレンまたはα−メチルスチレンから成る樹脂、ならびにテルペン・フェノール樹脂、およびUllmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie、第12巻、525〜555ページ(第4版)、Weinheim(非特許文献9)に挙げられているようなさらなる樹脂である。
適切なエラストマーは、例えばEPDMゴムまたはEPMゴム、ポリイソブチレン、ブチルゴム、エチレンビニルアセテート、ジエンから成る水素化ブロックコポリマー(例えばSBR、cSBR、BAN、NBR、SBS、SIS、またはIRの水素添加によるものであり、そのようなポリマーは例えばSEPSおよびSEBSとして知られている)、またはアクリレートコポリマー、例えばACMである。
フィラーおよび可塑剤などのようなさらなる成分を含む接着剤の配合も同様に従来技術である。
本発明のさらなる態様は、2つのプラスチック要素、特に異なるプラスチックから成るプラスチック要素を永久的に結合するための、上述の結合要素の使用にある。この使用の結果として、結合工程の際にプラスチック要素自体を損傷させることのない、特に効果的で簡単な、プラスチック要素を永久的に相互に結合することができる。
最後に、特に上述のような結合要素による、特にプラスチックハウジングを製造するための、2つのプラスチック要素の結合方法によって課題が解決される。この方法においては、最初は非接着性の少なくとも1種の接着剤を有する平面要素として形成された結合要素を使用する。この結合要素を、結合すべきプラスチック要素の間に配置する。結合要素ならびに両方のプラスチック要素を所望の位置に配置した後で初めて、接着剤を活性化する。その際、活性化によって接着剤は、プラスチック要素の間の永久的な結合を生成する。結合要素を使用しない溶着方法に比べ、本発明による方法は、プラスチック要素内での構造変化の発生を低減しまたは完全に回避し得るという利点を提供する。従来の接着テープの使用に比べ、プラスチック要素および結合要素自体の位置決め、したがって全体の取扱いが非常に簡単になる。それにもかかわらず比較的大きな負荷力にも耐える永久的な結合が達成される。
その際、互いに異なるプラスチックから成る2つのプラスチック要素を相互に結合させることができることも利点である。この場合、結合要素は、結合すべきプラスチック要素の間の温度差を緩和し、したがってプラスチック要素内での構造変化を低減する緩衝材として役立つ。
接着剤の活性化は、超音波溶着または高周波溶着によって特に簡便に実施可能である。特にこのような溶着工程は、非常に短い処理時間内での接着剤の活性化を可能にする。すなわち例えば5秒未満の処理時間が可能である。好ましくは、接着剤の活性化は2秒未満の処理時間内で行われ、さらに好ましくは1秒未満である。
以下に、本発明のさらなる詳細、特徴、目的、および利点を、好ましい例示的一実施形態の図面に基づいてより詳しく説明する。
本発明による結合要素を備えたプラスチックハウジングの概略的な分解図である。
図1は、ここではエアバッグのハウジングであるプラスチックハウジングを示している。このプラスチックハウジングは、2つのプラスチック要素1、2および結合要素3を有している。結合要素3は、両方のプラスチック要素1、2の間に配置されており、かつ両方のプラスチック要素1、2を永久的に相互に結合する。両方のプラスチック要素1、2から構成されたプラスチックハウジングの内側にはエアバッグ袋体4が入っており、このエアバッグ袋体は、特に低圧によってプラスチックハウジング内に引き込まれる。本形態においては、エアバッグ袋体を問題なくプラスチックハウジング内に配置することができる。特に、エアバッグ袋体4を挿入する際にエアバッグ袋体が結合要素3に貼り付く危険がない。なぜなら結合要素3はもっと後の時点で初めて活性化されるからである。
これに関し結合要素3は、少なくとも1種の接着剤を備えた平面要素として形成される。ただしこの接着剤は、初めは非接着性である。正確にはこの接着剤はその接着性を活性化によって初めて獲得する。ここに示した、両方のプラスチック要素1、2が既に結合要素3によって永久的に相互に結合されている状態では、接着剤は既に活性化されており、かつこれによりいまや永久的に接着性である。
その際、両方のプラスチック要素1、2は異なるプラスチックから成る。具体的には、プラスチック要素1はHDPEから成り、プラスチック要素2はPA6GF40から、つまり40%の割合でガラス繊維を含むポリアミドから成る。つまり結合要素3は、異なるプラスチックの永久的な結合を可能にする。その際さらに、接着剤を狙い通りに活性化することにより、プラスチック要素1、2内での構造変化の発生を低減または完全に回避し得ることが重要である。したがって結合要素のない従来の溶着工程の場合または非特異的な加熱の場合には、対応する異なる予防措置なしでは、一般的に明らかにより大きい構造変化が発生するであろう。
両方のプラスチック要素1、2の永久的な結合は、ここでは超音波溶着による結合要素3の活性化によって達成された。これに関し、連続運転の場合のソノトロードでは約55〜60℃の温度が調整され、周波数は50Hzであった。このように調整したパラメータの場合、本願発明の材料では、結合要素3の活性化のための1秒未満の処理時間を達成することができた。プラスチックハウジングは、室温への冷却直後には既に完全に負荷に耐えられた。
1 プラスチック要素
2 プラスチック要素
3 結合要素
4 エアバッグ袋体

Claims (21)

  1. 2つのプラスチック要素(1、2)を永久的に結合するための結合要素であって、
    結合要素(3)が、少なくとも1種の接着剤を備えた平面要素として形成されていること、接着剤が最初は非接着性であること、ならびに接着剤が活性化後には永久的に接着性であることを特徴とする上記結合要素。
  2. 接着剤が活性化によってプラスチックと融合することを特徴とする請求項1に記載の結合要素。
  3. 接着剤が、超音波溶着および/または高周波溶着によって活性化可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の結合要素。
  4. 接着剤が、5秒未満、好ましくは2秒未満、さらに好ましくは1秒未満の処理時間内で活性化可能であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の結合要素。
  5. 結合要素が、室温への冷却直後に負荷に耐え得ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の結合要素。
  6. 平面要素が、基材なしで形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の結合要素。
  7. 平面要素が、永久的な基材を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の結合要素。
  8. 接着剤が、プラスチックへの高い接着力を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の結合要素。
  9. 接着剤が、特に互いに異なるプラスチックから成るプラスチック要素を永久的に相互に結合するように形成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の結合要素。
  10. 接着剤が、異なる融点をもつ異なるプラスチック、特に最大30℃の融点差、好ましくは最大50℃の融点差をもつプラスチックから成るプラスチック要素(1、2)を永久的に相互に結合するように形成されていることを特徴とする請求項9に記載の結合要素。
  11. 接着剤が、フェノール樹脂をベースとする接着剤であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の結合要素。
  12. 接着剤が、ニトリルゴムをベースとすることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の結合要素。
  13. 2つのプラスチック要素(1、2)および結合要素(3)を備えたプラスチックハウジング、特にエアバッグハウジングであって、
    結合要素(3)がプラスチック要素(1、2)の間に配置されており、かつ2つのプラスチック要素(1、2)が結合要素(3)によって永久的に相互に結合されているプラスチックハウジングにおいて、
    結合要素(3)が、少なくとも1種の接着剤を備えた平面要素として形成されていること、ならびに接着剤が最初は非接着性であり、活性化によって初めて永久的に接着性であることを特徴とするプラスチックハウジング。
  14. 両方のプラスチック要素(1、2)が、互いに異なるプラスチックから成ることを特徴とする請求項13に記載のプラスチックハウジング。
  15. 両方のプラスチックが、互いに異なる融点を有しており、特に最大30℃の融点差、好ましくは最大50℃の融点差を有することを特徴とする請求項14に記載のプラスチックハウジング。
  16. 結合要素(3)が、請求項1〜12のいずれか一つに基づき形成されていることを特徴とする請求項13〜15のいずれか一つに記載のプラスチックハウジング。
  17. 特に請求項1〜12のいずれか一つに基づく結合要素(3)による、特にプラスチックハウジングを製造するための、2つのプラスチック要素(1、2)の結合方法であって、
    結合要素(3)が、少なくとも1種の接着剤を備えた平面要素として形成されており、接着剤が最初は非接着性であり、
    結合要素(3)がプラスチック要素(1、2)の間に配置されており、
    接着剤が活性化され、それによってプラスチック要素(1、2)が結合要素(3)によって永久的に相互に結合される方法。
  18. 互いに異なるプラスチック、特に互いに異なる融点をもつプラスチック、好ましくは最大30℃の融点差、さらに好ましくは最大50℃の融点差をもつプラスチックから成る2つのプラスチック要素(1、2)が相互に結合されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
  19. 接着剤の活性化が、超音波溶着および/または高周波溶着によって実施されることを特徴とする請求項17または18に記載の方法。
  20. 接着剤の活性化が、5秒未満、好ましくは2秒未満、さらに好ましくは1秒未満の処理時間内で行われることを特徴とする請求項17〜19のいずれか一つに記載の方法。
  21. プラスチック要素(1、2)が、本質的に構造変化しないことを特徴とする請求項17〜20のいずれか一つに記載の方法。
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