JP2013249338A - 接着用構成体 - Google Patents

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Abstract

【課題】構造部材に接着取付けをするために必要な優れた接着性を有する、接着用構成体を提供することである。
【解決手段】熱可塑性樹脂成分からなる溶融押出しされた光透過基材層(A層)の少なくとも一つの面に、直接若しくはブラックアウト層(E層)を介して、コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物が溶剤を除くハードコート全重量に対して10重量%以上であるハードコート剤を用いてなるハードコート層(B層)、接着用プライマー層(C層)、弾性接着剤層(D層)が順次積層された、構造部材に接着取付けをするための接着用構成体であって、
上記(C)層は、その厚みが1μm以上20μm以下の範囲であり、かつ荷重800μN下におけるナノインデンテーション法により測定される押し込み弾性率が500MPa以上4000MPa以下の範囲であり、該接着用プライマーは、シランカップリング剤を含むプライマーであり、
上記(D)層の厚みが0.9mm以上14mm以下であることを満足する接着用構成体。
【選択図】なし

Description

本発明は、構造部材に接着取付けをするために必要な優れた接着性を有する、接着用構成体に関するものである。
従来から透明な熱可塑性樹脂をガラスの代替として利用する試みは、軽量化、安全性の向上、およびガラスでは不可能な態様での利用を達成するために盛んに行なわれてきた。特に、ポリカーボネート樹脂は、耐衝撃性、透明性、軽量性、加工性等の特徴を生かして、多方面の用途で使用されている。例えば、特許文献1には自動車の窓ガラスやサンルーフ、建設機械の窓ガラス等に使用する目的で、ポリカーボネートの表面の一部または全体に着色層、アクリル樹脂層からなるプライマー層、オルガノシロキサン樹脂からなるハードコート層が順次積層された透明樹脂積層体と金属枠とが接着剤を介して接合されている接着体を提案している。
しかしながら、上記特許文献1記載の接着体の構成においては、積層体のサイズが大型化した際に、ポリカーボネートの線膨張の影響が大きくなるため接着部分に応力が発生し、長期の屋外での使用を考えた場合に接着性に不具合をもたらすという問題があった。
また、上記の問題のために、サイズの大きな積層体を接着しようとした際、同じサイズのガラスを接着する場合に比べて接着剤の厚みを厚くすることで応力を緩和する必要があり、そのために接着部分の設計を樹脂積層体特有に設計しなければならないという問題点があった。
一方、積層体のサイズが小さい場合においても、自動車の窓ガラス等に用いた際、運転時の振動から接着性を確保するために従来では6mm以上の接着剤の厚みが必要であった(非特許文献1参照)。
そのため、接着剤層の厚みを厚くすることなく、構造部材に接着取付けをするために必要な優れた接着性を有する接着用構成体は、未だ提供されていなかった。
特開2006−255928号公報
Adhesives and Sealants : General Knowledge, Application Techniques, New Curing Techniques (Elsevier Science Ltd,2006)の385頁Figure27
本発明の目的は、構造部材に接着取付けをするために必要な優れた接着性を有する、接着用構成体を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、基材層の少なくとも一つの面に、直接若しくはブラックアウト層を介してコロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物が溶剤を除くハードコート全重量に対して10重量%以上であるハードコート剤を用いてなるハードコート層を形成し、ナノインデンテーション法により測定した押し込み弾性率が500MPa以上4000MPa以下の範囲であり、シランカップリング剤を含む接着用プライマーを用いることにより、基材層と構造部材との接着部に高い応力が発生した場合でも、線膨張の小さいガラス窓を接着した場合と同じ接着剤の厚みで良好な接着性を得られることを究明し、本発明に至った。
即ち、本発明は以下の通りである。
1.熱可塑性樹脂成分からなる溶融押出しされた光透過基材層(A層)の少なくとも一つの面に、直接若しくはブラックアウト層(E層)を介して、コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物が溶剤を除くハードコート全重量に対して10重量%以上であるハードコート剤を用いてなるハードコート層(B層)、接着用プライマー層(C層)、弾性接着剤層(D層)が順次積層された、構造部材に接着取付けをするための接着用構成体であって、
上記(C)層は、その厚みが1μm以上20μm以下の範囲であり、かつ荷重800μN下におけるナノインデンテーション法により測定される押し込み弾性率が500MPa以上4000MPa以下の範囲であり、該接着用プライマーは、シランカップリング剤を含むプライマーであり、
上記(D)層の厚みが0.9mm以上14mm以下であることを満足する接着用構成体。
2.上記A層を形成する基材の長辺長さをX(mm)、上記D層を形成する接着剤の厚みをY(mm)としたとき、XおよびYは下記式(1)〜(3)を満足する上記1記載の接着用構成体。
0.9≦ Y < 6 (0<X<300の時) (1)
3×10-3X≦ Y <6 (300≦X≦1500の時) (2)
3×10-3X≦ Y <(16/3)×10-3X−2
(1500<X≦3000の時) (3)
3.上記B層は、電離放射線照射、赤外線照射、マイクロ波照射、高温水蒸気曝露、および加熱よりなる群から選ばれる少なくとも1種の方法で硬化された層であることを特徴とする上記1または2に記載の接着用積層体。
4.上記A層を形成する熱可塑性樹脂からなる光透過基材層が、共押出により形成された複層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接着用構成体。
5.共押出により形成された上記A層の少なくとも一層がポリカーボネート樹脂を用いてなる層であることを特徴とする上記4に記載の接着用構成体。
6.上記A層の表層がアクリル樹脂を用いてなる層であることを特徴とする上記4または5に記載の接着用構成体。
7.上記D層を形成する弾性接着剤は、ウレタン接着剤である請求項1〜6のいずれかに記載の接着用構成体。
8.上記1〜7のいずれかに記載の接着用構成体がグレージング用途である接着用構成体。
本発明の接着用構成体は、熱可塑性樹脂からなる光透過基材層の少なくとも一つの面に、直接若しくはブラックアウト層を介して、コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物が溶剤を除くハードコート全重量に対して10重量%以上であるハードコート剤を用いてなるハードコート層、ナノインデンテーション法により測定した押し込み弾性率が500MPa以上4000MPa以下の範囲であり、シランカップリング剤を含む接着用プライマー層、弾性接着剤層をこの順で形成することで、構造部材に接着取付ける際に、線膨張の小さいガラス窓を接着した場合と同じ接着剤の厚みで良好な接着性を得られることが可能となった。そのため、その奏する工業的効果は格別である。
実施例で作成した試料片および応力試験の図である。 グレージング用接着構成体の上から見た図である。 グレージング用接着構成体の横から見た図である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の接着用構成体は、基材層の少なくとも一つの面に、直接若しくはブラックアウト層を介して、コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物が溶剤を除くハードコート全重量に対して10重量%以上であるハードコート剤を用いてなるハードコート層、ナノインデンテーション法により測定した押し込み弾性率が500MPa以上4000MPa以下の範囲であり、シランカップリング剤を含む接着用プライマー層、弾性接着剤層をこの順で形成することで、構造部材に接着取付ける際に、線膨張の小さいガラス窓を接着した場合と同じ接着剤の厚みで良好な接着性を得られることが可能となった。
(I)接着用プライマー層(C層)
本発明における接着用プライマー層は、厚みが1μm以上20μm以下の範囲であり、かつ荷重800μN下におけるナノインデンテーション法により測定される押し込み弾性率500MPa以上4000MPa以下の範囲であり、シランカップリング剤を含む接着用プライマーを用いる。接着用プライマー層は、厚みが2μm以上10μm以下の範囲であることが好ましい。厚みが下限以上であると良好な接着性が得られ、上限以下であると良好な接着性が必要最低限の接着用プライマーの量で得られるため好ましい。ナノインデンテーション法により測定される弾性率は、1000MPa以上3500MPa以下であることが好ましい。弾性率が下限以上であると被着体への十分な反応性が得られるため好ましく、上限以下であると十分な応力緩和効果が期待できるため好ましい。
本発明の押し込み弾性率の測定は、基板上のハードコート層に接着用プライマーを50μm程度の厚みで塗布し、温度23℃および相対湿度50%の雰囲気下で養生し、硬化させた後にミクロトームを用いて断面切削を行い、平滑断面を得た後、かかる断面において、膜厚の中央付近で測定することを基本とする。かかるプライマーが塗工されたサンプルをバーコビッチ圧子(α:65.03°)を備えたナノインデンテーション装置により、押し込み弾性率を測定する。かかる測定においては、20.4mgf/secの荷重速度で負荷をかけ、最大荷重として800μNを1秒間保持した後、同様の荷重速度で除荷を行う条件を適用する。かかる測定に好適な装置としては、例えばエリオニクス株式会社製、製品名ENT−2100超微小押し込み硬さ試験機が利用できる。
本発明における接着用プライマーは、コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物が溶剤を除くハードコート全重量に対して10重量%以上であるハードコート剤を用いてなるハードコート層、および接着剤のいずれに対しても良好な接着性であることが好ましい。接着剤にウレタン接着剤を用いる場合、該プライマーは、シロキサン成分に対する反応性の良好なアルコキシシリル基、およびウレタン接着剤に対する反応性の良好なイソシアネート基のいずれも含有する化合物を含むことが好ましい。かかる化合物のアルコキシシリル基は、ハードコート層に直接にもしくは他のアルコキシシリル基含有化合物との加水分解縮合結合を介して、ハードコート層に強固に結合する。
本発明におけるプライマーにおける他のシランカップリング剤としては、後述する変性シランが好適であり、エポキシシラン1モルに対しに対しアミノシランを0.1〜1モルの割合で反応させた変性シランがより好適に例示される。更に、かかるエポキシシランとしては、特にγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが、かかるアミノシランとしては、特にN−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、およびN−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランが好ましい。
一方、化合物のイソシアネート基は、ウレタン接着剤に直接に、もしくは他のアルコール性OH基含有化合物の如きイソシアネート基に対する反応性基含有化合物を介して直接に結合することを可能とする。したがって、アルコキシシリル基およびイソシアネート基をいずれも含む化合物は、ハードコート層とウレタン接着剤とを化学結合を介して結ぶことを可能とするため好ましい。
一方で、本発明における接着用プライマーは、特定の弾性率を有することにより、接着構成体に負荷される応力を効率よく緩和する特性を有する。かかる特性を満たすため、プライマーの架橋構造はあまり密にならないことが好ましい。かかる観点から上記のアルコキシシリル基およびイソシアネート基をいずれも含む化合物は、反応性の官能基のいずれかが、分岐構造の分岐基点から離れて存在する構造であることが好ましい。
より具体的には、好適な態様として、分岐構造を有するポリイソシアネート化合物と、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランの如きイソシアネート基と反応性を有する基を含有するシランカップリング剤との反応生成物(以下、“シラン変性ポリイソシアネート”と称する)が例示される。かかる反応においては、ポリイソシアネート化合物とシラン化合物との割合を調整し、少なからずイソシアネート基を残留させる。
分岐構造を有するポリイソシアネート化合物としては、トリメチロールプロパンなどの多価アルコールと、ジイソシアネート化合物とのアダクト変性体、TDIとHDIとのイソシアヌレート変性体、HDIのイソシアヌレート変性体、HDIとIPDIとのイソシアヌレート変性体、並びにIPDIのイソシアヌレート変性体などが例示される。尚、ジイソシアネート化合物の略号については以下に示すとおりである。すなわち、かかるジイソシアネート化合物としては、
(1)トリレンジイソシアネート(通常“TDI”と略称される。2,4−TDI、および2,6−TDIを含む)、ジフェニルメタンジイソシアネート(“MDI”と略称され、4,4’−MDI、2,4’−MDI、および2,2’−MDIを含む)、1,5−ナフチレンジイソシアネート、1,4−ナフチレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(“XDI”と略称され、o−XDI、m−XDI、およびp−XDIを含む)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート( “TMXDI”と略称される)、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2−ニトロジフェニル−4,4’−ジイソシアネート、2,2’−ジフェニルプロパン−4,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、および3,3’−ジメトキシジフェニル−4,4’−ジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート;
(2)テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(“HDI”と略称される)、2−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、3−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、およびトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(“TMDI”と略称され、2,2,4−TMDI、および2,4,4−TMDIを含む)などの脂肪族ジイソシアネート;
(3)イソホロンジイソシアネート(“IPDI”と略称される)、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート(“H12MDI”と略称される)、水素添加キシリレンジイソシアネート(“HXDI”と略称される)、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート、およびシクロヘキシルジイソシアネートなどの脂環式ジイソシアネート
が例示される。
上述のごとく、応力緩和の点では分子運動性が、他方、強度を保持の点では比較的剛直な構造が求められることから、上記のポリイソシアネート化合物は、多価アルコールと芳香族ジイソシアネートおよび/または脂環式ジイソシアネートとのアダクト変性体、並びにHDIと芳香族ジイソシアネートおよび/または脂環式ジイソシアネートとのイソシアヌレート変性体が好適に例示され、特に前者のアダクト体が好ましい。更に好適には多価アルコールとしてはトリメチロールプロパンなどが例示され、殊に等価のアルコール性OH基を有し汎用されるトリメチロールプロパンが好ましい。また、ジイソシアネート化合物としては、脂環式ジイソシアネートが耐侯性も良好である点から好ましく、殊にHXDI、IPDI、およびH12MDIが好適である。
尚、シラン変性ポリイソシアネートにおいては、ジオールとの反応によりポリイソシアネート化合物を高分子量化した後、かかるポリイシソアネートと反応性のシランカップリング剤を反応させたものも利用できる。かかるジオールとしては、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなどのグリコール類、並びに、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、および2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールなどが好適に例示される。
本発明におけるプライマー組成物には、更に塗工用の溶剤の他、他のシランカップリング剤、他の硬化成分、触媒、乾燥剤、樹脂成分、およびカーボンブラック、並びにその他の化合物を含有することができる。
他のシランカップリング剤は、上記のシラン変性ポリイソシアネート化合物を補完し、ハードコート層との強固な接着性を達成する。かかるシランカップリング剤も、イソシアネート基に対して、活性を有することが好ましく、よって、官能基としては、アルコール性OH基、アミノ基、イミノ基、メルカプト基、およびエポキシ基などを含有することが好ましい。
かかるシランカップリング剤の具体例としては、エポキシシランとして、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3,4−エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、および3,4−エポキシシクロヘキシルエチルメチルジメトキシシランなどが挙げられ、アミノシランとして、例えばアミノメチルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)アミノメチルトリメトキシシラン、アミノメチルジエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)メチルトリブトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノイソブチルトリメトキシシラン、N−ビス(β−ヒドロキシエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、およびN−(β−アミノエチル)−γ−アミノ−β−メチルプロピルトリメトキシシランなどが挙げられ、メルカプトシランとして、例えばγ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メチルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メチルカプトプロピルエチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルエチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、β−メルカプトエチルメチルジメトキシシラン、β−メルカプトエチルトリメトキシシラン、およびβ−メルカプトエチルトリエトキシシランなどが挙げられる。更にアルコール性OH基含有のシラッカップリング剤として、上記エポキシシラン1モルに対し、上記アミノシランやメルカプトシランなどの、エポキシ基に対して活性な官能基を有するシラン化合物を0.1〜1モルの割合で反応させた変成シランが好適に例示される。
他の硬化成分としては、各種のジイソシアネート化合物およびポリイソシアネート化合物が挙げられる。かかる硬化成分は、ウレタン接着剤との良好な接着性に寄与するが、一方で吸水による塗工後のオープンタイムを制限する要因ともなることから、かかるオープンタイムの自由度を高くしたい用途においては含有しないことが好ましい。他の硬化成分としては上記例示のイソシアネート化合物の他、トリイソシアネート化合物としては、トリフェニルメタン−4,4,4−トリイソシアネート、およびトリス(p−イソシアネートフェニル)チオホスフェートなどが例示され、他の硬化成分を配合する場合には、特にトリス(p−イソシアネートフェニル)チオホスフェートが好ましい。
樹脂成分としては、ポリエステルポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、および塩化ビニル樹脂などが例示される。上記の如く、オープンタイムの自由度を高くしたい用途では、アクリル樹脂、およびエポキシ樹脂、殊にエポキシ樹脂とアクリル樹脂との混合体が好ましい。かかる混合体の使用により、オープンタイム1ヶ月以上、より好ましくは2ヶ月以上を満足することができる。かかるオープンタイムは化学反応の観点では上限を有していないが、他の要因による汚染や分解などの影響を考慮すると実用上6ヶ月以下、より好ましくは4ヶ月以下の使用となる。一方かかる用途が必要とされない場合にはポリエステルポリウレタン樹脂が強度に優れる点で好適である。
かかるエポキシ樹脂はそのエポキシ当量が好ましくは1,000〜10,000、より好ましくは1,000〜5,000である。またアクリル樹脂の分子量は、標準ポリスチレン換算に基づくGPC測定法の数平均分子量において、好ましくは1,000〜100,000、より好ましくは5,000〜80,000である。
尚、上記の樹脂成分は、その変性や共重合処方により、アルコール性OH基やアルコキシシリル基を含有した態様とすることもでき、殊にオープンタイムの自由度を高くしたい用途において利用できる。かかる態様はより好適にはこれらの官能基を有するアクリル樹脂が例示され、その具体例は例えば特開2001−064470号公報に記載され、本発明においても好適に利用できる。
プライマー組成物中のカーボンブラックは、その分散性などの点から酸性カーボンブラックが好ましい。酸性カーボンブラックとしては、そのpH値が2.5〜4の範囲が好ましい。またその粒径は10〜30nmの範囲が好ましく利用でき、平均粒径の異なる2種以上を混合して使用することもできる。
触媒としては、ジラウリン酸ジブチル錫、トリオクタン酸ビスマス、2−エチルヘキサン酸亜鉛、およびコバルト塩などの金属塩、並びにN−メチルモルホリンおよびN,N’−ジメチルピペラジンなどの3級アミン類が例示され、殊に金属塩を含有することが好ましい。乾燥剤としては、合成ゼオライト、天然ゼオライト、およびモレキュラーシーブスなどが例示され、その細孔径が3〜10オングストロームの範囲にあるものが好適に利用できる。その他の添加剤として、例えば安定剤として、マロン酸ジエチルなどが例示される。また溶剤としては、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、ミネラルスピリット、トルエン、キシレン、ジメチルアセトアミド、アセトン、n−ヘキサン、メチレンクロライド、テトラヒドロフラン、エチルエーテル、およびジオキサンなどが例示される。かかる溶剤は2種以上を混合して利用できる。更にかかる化合物にペンタン、ヘキサン、ヘプタン、およびオクタンなどの炭素数5〜12の飽和炭化水素化合物を併用してもよい。上記溶剤の中でもメチルエチルケトン、酢酸エチル、および酢酸ブチルが好適であり、特に酢酸エチルを主成分とすることが好ましい。溶剤の配合量は、通常、上記固形分の合計100重量部に対して100〜1,000重量部程度、より好ましくは200〜700重量部である。
本発明に用いる接着用プライマーにおける上述の各種成分の組成割合は、その溶剤を除く固形分100重量%中、シラン変性ポリイソシアネートは好ましくは10〜45重量%、より好ましくは12〜30重量%、他のシランカップリング剤は好ましくは0〜60重量%、より好ましくは10〜35重量%、樹脂成分は好ましくは5〜35重量%、より好ましくは20〜30重量%(尚、オープンタイムの自由度が求められる用途では、エポキシ樹脂が好ましくは3〜15重量%)、カーボンブラックは好ましくは10〜40重量%、より好ましくは20〜35重量%、並びに触媒は好ましくは0.01〜5重量%、より好ましくは0.05〜3重量%である。
接着用プライマー層は、各種のアプリケータを用いてプライマー組成物を塗工し、通常常温にて乾燥させて形成される。塗工方法としては、例えば、ハケ塗り法、スプレーコーティング法、ワイヤバー法、ブレード法、およびロールコーティング法などを用いて塗工できる。
接着用プライマーの好適な代表例としては、ガラス用プライマーGP−402(サンスター技研(株)製)、HAMATITEガラスプライマーG(MS−90)(横浜ゴム(株)製)などが挙げられる。
(II)ハードコート層(B層)
本発明に用いるハードコート層は、コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物が溶剤を除くハードコート全重量に対して10重量%以上であるハードコート剤を用いてなり、熱可塑性樹脂成分からなる光透過基材層(A層)の少なくとも一つの面に、直接若しくはブラックアウト層(E層)を介して形成される。
コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物は、13重量%以上であることが好ましく、更に15重量%であることが好ましい。下限以上では、ハードコート層上に荷重800μN下におけるナノインデンテーション法により測定される押し込み弾性率が500MPa以上4000MPa以下の範囲であり、シランカップリング剤を含む接着用プライマー層を形成させた際に、優れた接着性が得られるため好ましい。また、コリダルシリカの上限は60重量部以下であることが好ましい。コロイダルシリカが上限以上ではハードコート層を形成することが難しい。
コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物が10重量%以上となるハードコート剤は、シリコーン樹脂系ハードコート剤や有機樹脂系ハードコート剤に有機溶剤分散コロイダルシリカを混合して得ることができる。
シリコーン樹脂系ハードコート剤は、シロキサン結合をもった硬化樹脂層を形成するものであり、例えば、3官能シロキサン単位に相当する化合物(トリアルコキシシラン化合物など)を主成分とする化合物の部分加水分解縮合物、好ましくはさらに4官能シロキサン単位に相当する化合物(テトラアルコキシシラン化合物など)を含む部分加水分解縮合物、並びにさらにこれらにコロイダルシリカなどの金属酸化物微粒子を充填した部分加水分解縮合物などが挙げられる。シリコーン樹脂系ハードコート剤はさらに2官能性のシロキサン単位および1官能性のシロキサン単位を含んでよい。これらには縮合反応時に発生するアルコール(アルコキシシランの部分加水分解縮合物の場合)などが含まれるが、さらに必要に応じて任意の有機溶剤、水、あるいはこれらの混合物に溶解ないしは分散させてもよい。そのための有機溶剤としては、低級脂肪酸アルコール類、多価アルコールとそのエーテル、エステル類などが挙げられる。なお、ハードコート層には平滑な表面状態を得るため各種界面活性剤、例えば、シロキサン系、フッ化アルキル系界面活性剤などを添加してもよい。
有機樹脂系ハードコート剤としては、例えば、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂または多官能アクリル樹脂などが挙げられる。ここで多官能アクリル樹脂としてはポリオールアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ホスファゼンアクリレートなどの樹脂が挙げられる。
さらに、ハードコート層を形成する樹脂には、光安定剤や紫外線吸収剤、並びに触媒、熱・光重合開始剤、重合禁止剤、消泡剤、レベリング剤、増粘剤、沈殿防止剤、垂れ防止剤、難燃剤、有機・無機顔料・染料の各種添加剤および添加助剤を含むことができる。
コート方法としては、バーコート法、ディップコート法、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ローラーコート法等の方法を、塗装される基材となる成形体の形状に応じて適宜選択することができる。
ハードコート層の硬化方法は、電離放射線照射、赤外線照射、マイクロ波照射、高温水蒸気曝露、加熱よりなる群から選ばれる少なくとも1種の方法で行うことが好ましい。
(電離放射線による硬化)
電離放射線とは、電磁波又は荷電粒子線のうちコート層の硬化反応を起こし得るエネルギー量子を有するものを意味し、通常、紫外線(UV)又は電子線(EB)が用いられるが、その他に、X線、γ線などの電磁波、α線、イオン線などの荷電粒子線も使用可能である。
(赤外線照射による硬化)
赤外線照射による硬化は、振動エネルギーを電磁波の形で加えることで短時間、局所的に加熱するため基体の温度上昇を抑制しつつ硬化を行うことができ好ましい。レーザー光を使用すれば、ビーム径を通常の赤外線ランプより絞ることも可能である。
(マイクロ波照射による硬化)
マイクロ波照射法は、マイクロ波との共鳴で振動させることで、基体に熱を伝えることなく加熱することができるため好ましい。
これらの硬化方法の中でも、電離放射線照射による硬化が硬化に要する時間と設備費用の点で特に好ましい。
ハードコート層の厚みは1〜30μmが好ましく、2〜20μmがより好ましく、3〜10μmが更に好ましい。下限以上では、基材の耐磨耗性が得られ、上限以下では、硬化ムラが生じづらく基材との密着性が良好であり好ましい。
(III)弾性接着剤層(D層)
本発明におけるD層を構成する弾性接着剤には、ウレタン接着剤が好適に利用される。ウレタン接着剤は、湿気硬化型一液性ウレタン接着剤、および二液性ウレタン接着剤のいずれも使用可能であるが、特に湿気硬化型一液性ウレタン接着剤が生産効率に優れているので好ましい。湿気硬化型1液性ウレタン接着剤は、通常イソシアネート基含有化合物、とりわけイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(以下、NCO末端プレポリマーと称す)を主成分とし、これに対して可塑剤、充填剤、触媒、および任意にその他の化合物が配合されてなる。その他の化合物は、該組成物に所望の特性を付与することなどを目的とするものであって、例えばポリイソシアネート化合物およびγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランの如きシランカップリング剤などの密着剤、耐熱接着性を付与するための(メタ)アクリレート系共重合体、並びに軽量性・制振性・防音性を付与するための発泡剤やマイクロバルーンなどを包含する。ここで、プレポリマーの含有量は、通常、ウレタン接着剤組成物全量中好ましくは15〜50重量%であり、より好ましくは20〜45重量%、更に好ましくは30〜45重量%の範囲で選択される。ウレタン接着剤組成物の好適な態様の代表例としては、横浜ゴム(株)製のWS−222、およびサンスター技研(株)製のペンギンシール#560などダイレクトグレージング用の各種の接着剤が好適に例示される。
一方、D層の厚みは、0.9mm以上1.4mm以下である。好ましくは、上記A層を形成する基材の長辺長さをX(mm)、D層を形成する接着剤の厚みをY(mm)としたとき、XおよびYは下記式(1)〜(3)を満足する。
0.9≦ Y < 6 (0<X<300の時) (1)
3×10-3X≦ Y <6 (300≦X≦1500の時) (2)
3×10-3X≦ Y <(16/3)×10-3X−2
(1500<X≦3000の時) (3)
接着剤の厚みが下限以上では十分な接着性が得られ好ましく、上限以下では接着剤の重量が少ない点、コストが低い点、デザインの制限が少ない点で好ましい。ここで、(1)〜(3)式の上限の値は、非特許文献1によるものである。
(IV)基材層(A層)
(IV−1)基材層を構成する熱可塑性樹脂
本発明に用いる光透過性基材層は、熱可塑性樹脂成分からなる溶融押出しされた光透過性基材層である。熱可塑性樹脂は、特に制限はなく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリジシクロペンタジエン等のアモルファスポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(エチレン−2,6−ナフタレート)等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、フェノール樹脂、尿素樹脂などが挙げられる。中でも優れた透明性を有するポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(エチレン−2,6−ナフタレート)等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホンが好ましい。更に、高い衝撃強度を有するポリカーボネート樹脂がより好ましい。
ポリカーボネート樹脂は、ビスフェノールA型ポリカーボネート以外にも、他の二価フェノールを用いて重合された高耐熱性または低吸水率の各種のポリカーボネート樹脂や、脂肪族ジオールを用いて重合された高耐熱性の各種のポリカーボネート樹脂であってもよい。ポリカーボネート樹脂はいかなる製造方法によって製造されたものでもよく、界面重縮合の場合は通常一価フェノール類の末端停止剤が使用される。ポリカーボネート樹脂はまた3官能フェノール類を重合させた分岐ポリカーボネート樹脂であってもよく、更に脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸、または二価の脂肪族または脂環族アルコールを共重合させた共重合ポリカーボネートであってもよい。ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は13,000〜40,000の範囲であると、幅広い分野に適用可能となる。粘度平均分子量が20,000未満であると流動性に優れ車両用樹脂窓の中でも、複雑な形状や大型の樹脂成型品(例えばバックドアウィンドウ)に好適となり、粘度平均分子量が20,000以上であると強度に優れ、車両用樹脂窓全般に好適となる。本発明の好適な用途である車両用樹脂窓においては、目的とする成型品に合わせて分子量の選択が必要である。本発明の樹脂板は厚肉であるため、比較的高い分子量においても成形時の歪みは許容限度内となる。粘度平均分子量の上限は、汎用性の点からより好ましくは35,000、更に好ましくは30,000である。
尚、かかる粘度平均分子量はポリカーボネート樹脂全体として満足すればよく、分子量の異なる2種以上の混合物によりかかる範囲を満足するものを含む。特に粘度平均分子量が50,000(より好ましくは80,000以上、更に好ましくは100,000以上)を超えるポリカーボネートの混合は、溶融時のエントロピー弾性を高くする点で有利な場合がある。例えば、本発明においてはジェッティングの抑制に効果がある。エントロピー弾性の向上による効果は、ポリカーボネートの分子量が高いほど顕著となるが、実用上該分子量の上限は200万、好ましくは30万、より好ましくは20万である。かかるポリカーボネート樹脂を0.5〜20重量%、好ましくは1〜10重量%配合すると、成形性を特に損なうことなく所定の効果が得られる。
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(M)は塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを溶解した溶液から20℃で求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求めたものである。ポリカーボネート樹脂の詳細については、例えば、特開2002−129003号公報に記載されている。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−40.83
c=0.7
他の二価フェノールを用いて重合された、高耐熱性または低吸水率の各種のポリカーボネート樹脂の具体例としては、下記のものが好適に例示される。
(1)該ポリカーボネートを構成する二価フェノール成分100モル%中、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール(以下“BPM”と略称)成分が20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつ9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(以下“BCF”と略称)成分が20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(2)該ポリカーボネートを構成する二価フェノール成分100モル%中、ビスフェノールA成分が10〜95モル%(より好適には50〜90モル%、さらに好適には60〜85モル%)であり、かつBCF成分が5〜90モル%(より好適には10〜50モル%、さらに好適には15〜40モル%)である共重合ポリカーボネート。
(3)該ポリカーボネートを構成する二価フェノール成分100モル%中、BPM成分が20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつ1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン成分が20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(4)該ポリカーボネートを構成するニ価フェノール成分100モル%中、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン(以下“ビスフェノールC”と略称)成分が40〜90モル%(より好適には50〜80モル%)であり、かつビスフェノールA成分が10〜60モル%(より好適には20〜50モル%)である共重合ポリカーボネート。
一方、脂肪族ジオールを用いて重合された、高耐熱性の各種のポリカーボネート樹脂の具体例としては、該ポリカーボネートを構成する脂肪族ジオールがイソソルビド、イソマンニド、イソイディッドであるポリカーボネートが挙げられる。これらのなかでも特に、イソソルビド(1,4;3,6ージアンヒドローDーソルビトール)は、製造の容易さ、耐熱性に優れることから好ましい。
これらの特殊なポリカーボネートは、単独で用いてもよく、2種以上を適宜混合して使用してもよい。また、これらを汎用されているビスフェノールA型のポリカーボネートと混合して使用することもできる。
これらの特殊なポリカーボネートの製法及び特性については、例えば、特開平6−172508号公報、特開平8−27370号公報、特開2001−55435号公報及び特開2002−117580号公報等に詳しく記載されている。
上記の熱可塑性樹脂は、上記の透明性を損なわない範囲において、従来公知の各種の添加剤を含有することができる。かかる添加剤としては、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、着色剤、離型剤、摺動剤、赤外線吸収剤、光拡散剤、蛍光増白剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、可塑剤、強化充填材、衝撃改質剤、光触媒系防汚剤、およびフォトクロミック剤等が例示される。尚、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、着色剤、および離型剤などは、従来上記の熱可塑性樹脂における公知の適正量を配合できる。
一方、共押出によりA層の表層がアクリル樹脂を用いてなる層とした際には、ハードコート層との界面密着力が高く、優れた耐候性が得られるため好ましい。なかでも、共押出によりポリカーボネート樹脂層の表層にポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂を用いてなる層を形成した層を用いた際には、ポリカーボネート樹脂およびハードコート層との界面密着力が高く、耐候性が高い点から好ましい。また、共押出により芳香族ポリカーボネート樹脂層の表層にイソソルビド等のジヒドロキシ化合物を含むポリカーボネート樹脂を用いてなる層を形成した層を用いることが、耐衝撃性に優れ、環境負荷が少ない点から好ましい。
(IV−2)基材層の形態
本発明の基材層に用いるシートの長辺長さは、好ましくは150mm以上3000mm以下であり、より好ましくは300mm以上2500mm以下である。長辺長さが、下限以上、上限以下であると、前記式(1)〜(3)を満足する接着剤の厚みで剛体たる構造部材に接着取付けをした際に良好な接着性が得られるため好ましい。本発明における基材層に用いるシートの長辺とは、シートの外周部分における最も長い辺を意味する。
基材層に用いるシートの厚みは、好ましくは1〜9mmである。かかる厚みの下限は、より好ましくは2mm、更に好ましくは3mmである。かかる厚みの上限は、より好ましくは8mm、更に好ましくは7mmである。
共押出によりA層の表層がアクリル樹脂を用いてなる層とする際には、アクリル樹脂層の厚みは、10〜300μmであることが好ましく、20〜200μmであることがより好ましい。下限以上では、アクリル樹脂層の厚みの制御が可能となるため好ましく、上限以下では衝撃特性の低下を抑制することができる点から好ましい。基材層に用いるシートの最大投影面積は、好ましくは200〜60,000cm、より好ましくは1,000〜40,000cmである。
さらに基材層は曲面を有していてもよく、湾曲の程度は、曲率半径(mm)で表わして、好ましくは500〜30,000mm、より好ましくは1,000〜25,000mm、より好ましくは1,500〜10,000mmの範囲である。
上述のような大型の基材および比較的緩やかな曲面を有する基材において、本発明の接着部における応力耐性効果はより発揮される。
(V)ブラックアウト層(E層)
本発明の積層体は、A層とB層の間にブラックアウト層としてシルクスクリーン印刷層または二色成形樹脂層を有していてもよい。かかるブラックアウトはグレージングにおいては周縁部に形成され、周縁部に形成される接着剤や構造部材の目隠し機能を有する。ブラックアウト部分は、基材の第1の側(例えば車両内側)および第2の側(例えば車両外側)において、いずれ1面において形成される(この場合第1の側に形成される)ことが好ましい。
ブラックアウト部分は、インキの塗工、着色シートの貼り付け、並びに成形品の同時成形や接合などにより形成されることができる。かかる接合の方法には、接着(湿気硬化型、反応型、光硬化型、および感圧型など)、および溶着(熱溶着、超音波溶着、およびレーザー溶接など)などの接合方法を用いることができる。かかる接合物は、接着能を有する本体を塗工する方法、および両面接着テープを用いる方法のいずれも利用可能である。
ブラックアウト部分をインキ塗工で形成する場合、各種のインキを用いることができる。上記の如く、ブラックアウト部分の形成箇所によって、求められる特性が異なることから、かかる点に留意してインキを選定する。ポリカーボネートとの親和性、ハードコート液に対する耐性、および熱成形時での追従性などの点で、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステルエラストマー、アクリルポリオールとポリイソシアネートとからなる2液性ウレタン樹脂、およびポリエステルポリオールとポリイソシアネートとからなる2液性ウレタン樹脂がインキバインダとして好適である。インキバインダは単独でも2種以上を混合しても使用できる。更にこれらの中でも2液性ウレタン樹脂が好適であり、特にアクリルポリオールとポリイソシアネートとからなる2液性ウレタン樹脂が好適である。
ブラックアウト部分をインキ塗工で形成する場合、かかる形成方法としては、各種の印刷方法、スプレー塗装、および刷毛塗りなどの各種の方法が適用できる。印刷方法は特に限定されず、従来公知の方法で、平板のもしくは湾曲したシート表面に印刷できる。例えば、スプレー印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、およびインクジェット印刷などの方法が例示され、これらの中でもスクリーン印刷が最も好ましく適用できる。
成形品の同時成形や接合などによりブラックアウト部分を形成する場合、該成形品は、各種プラスチック(ポリマーアロイ材料を含む)、繊維強化プラスチック、ミネラル強化プラスチック、並びに繊維強化コンポジット(ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維および炭素繊維等からなるFRP、SMC、およびRTMなどの複合材料)などから形成されることができる。かかる成形品は、鋼材(鋼板)、並びにアルミニウム合金、マグネシウム合金、およびチタン合金などの金属部材、並びに木材などの他の剛性部材による補強がなされてもよく、また、ガスアシスト成形や発泡成形により軽量化がなされていてもよい。繊維強化プラスチックを射出成形する場合、SVG法に基づくカスケード成形を利用することもできる。
(VI)構造部材
本発明の接着用構成体を取付ける構造部材とは、構造体(structure)もしくは建造物の構成部品であり、他の物体もしくは部分の荷重を担う支持材をいい、例えば、輸送機器のボディ、かかるボディに固定されパネルモジュール、およびかかるボディに配設される各種の窓枠などが例示される。かかる輸送機器には、自動車、トラック、列車、航空機、船舶、自動二輪車、自転車、および車イス、並びに建設機器、およびトラクターなどを含む。構造部材としての建造物には、例えばビルディング、屋外競技場、体育館、アーケード、カーポート、温室、および家屋などの建築物、防音壁、防風壁、および防雪柵などの道路施設、標識、看板および屋外用大型モニターなどの表示設備、並びに太陽光発電装置の如き発電装置などが含まれる。本発明でいうグレージング結合体とは、本発明のグレージング構成体が上記構造部材に結合して一体となったものをいう。構造部材としては、金属、ガラス、セラミック、セラミックコンポジット、繊維強化プラスチック、繊維強化コンポジット(ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維および炭素繊維等からなるFRP、SMC、およびRTMなどの複合材料)、並びに木材など形成された部材が例示される。金属部材としては、鋼材(鋼板)、並びにアルミニウム合金、マグネシウム合金、およびチタン合金などから形成された部材が例示される。
(I)評価項目
(I−A)接着用プライマーのナノインデンテーション法による押し込み弾性率測定
ポリカーボネート基板上のハードコート層に接着用プライマーを、プライマー溶液を十分に含浸させたベンコットワイパーを用いて塗布し、一週間養生後、ミクロトームによる断面切削を行い得られた平滑断面において、押し込み弾性率の測定を実施した。接着用プライマー層の厚みは約50μmであった。かかる測定はプライマー膜厚の中央部分において実施した。本発明におけるナノインデンテーション法による押し込み弾性率は接着用プライマー層の厚みが50μmにおける値を意味する。
押し込み弾性率の測定は、得られたプライマー層の表面部分において超微小押し込み硬さ試験機(エリオニクス株式会社製、製品名ENT−2100)により押し込み試験を行った。押し込みの際にはバーコビッチ圧子(α:65.03°)を用いて、20.4mgf/secの荷重速度で負荷をかけ、最大荷重として800μNを1秒間保持した後、同様の荷重速度で除荷を行った。結果を表1に示す。
(I−B)手剥離接着性評価
(I−B−i)試料作成
図1に示したように、基材層上にハードコート層が形成された70mm×50mmの積層体に接着用プライマーをベンコットにて塗布し、その上に湿気硬化性ポリウレタン系接着剤を底辺8mm高さ12mmの三角形ビードで塗工した。同様に接着用プライマーを塗布した積層体で接着剤の厚みを評価する高さまで押しつぶし、23℃50%RH雰囲気下で一週間養生硬化させた。
(I−B−ii)応力試験
図1に示したように、応力試験用冶具に(I−B−i)で作成した試験片を固定し、一方の積層体側に1〜6mmの変位を加え、40℃100%RHの恒温恒湿槽中に500hrおよび70℃のオーブン中に500hr保管した。かかる保管後試験片を冶具より取り外し、接着剤厚みが2mmのものは下側の板との境界で接着剤を切り取って、それ以外は接着剤厚みが上の板から3mmになる位置で切り取って手剥離接着性試験に供した。
応力試験で加えた変位は、上述の非特許文献1における392頁の式(9)に従い、該式をポリカーボネート樹脂に適用して算出されたものである。すなわち、
ΔI=I×Δα×ΔT=I×58×10−6×70≒4×I(mm)
を適用した。ここでIは基材の長辺長さ(m)、Δαはスチールの線膨張係数:12×10−6×K−1とポリカーボネート樹脂の線膨張係数:70×10−6×K−1との線膨張係数差、並びに該非特許文献1に倣い、ΔTは20℃〜90℃での使用を想定した温度差70℃を示す。更に、該非特許文献1に記載のとおり、通常接着されたグレージングは、その両端が自由に動くので、接着剤が受け持つ変位は、その1/2となる。よって、想定される接着剤部分の変位量は、“2×I(mm)”と算出できる。かかる計算により算出した基材層の長辺長さと想定される変位量との関係を表2に示した(小数点以下四捨五入)。
(I−B−iii)手剥離接着性試験
手剥離接着性試験では、接着剤のビードを引っ張りながらカッターナイフで接着界面に切り込みを入れていき、接着剤の凝集破壊面積が100%の場合を100と表記した。80の場合は、接着剤の凝集破壊面積が80%、界面破壊の面積が20%であることを示す。凝集破壊面積は75%以上であることが好ましく、100%であることがより好ましい。
(II)基材層の製造
(II−1)ポリカーボネート樹脂−A1の製造
下記の原料表記に従い、ポリカーボネート樹脂−A1の製造方法について説明する。9.5重量部のPC、0.08重量部のVPG、0.02重量部のSA、0.03重量部のPEPQ、0.05重量部のIRGN、0.32重量部のUV1577、および1×10−4重量部のBLをスーパーミキサーで均一混合した。かかる混合物10.0001重量部に対して、90重量部のPCをV型ブレンダーで均一に混合し、押出機に供給するための予備混合物を得た。
得られた予備混合物を押出機に供給した。使用された押出機は、スクリュ径77mmφのベント式二軸押出機((株)日本製鋼所製:TEX77CHT(完全かみ合い、同方向回転、2条ネジスクリュ))であった。該押出機は、スクリュ根元から見てL/D約8〜11の部分に順に送りのニーディングディスクと逆送りのニーディングディスクとの組合せからなる混練ゾーンを有し、その後L/D約16〜17の部分に送りのニーディングディスクからなる混練ゾーンを有していた。更に該押出機は、後半の混練ゾーンの直後にL/D0.5長さの逆送りのフルフライトゾーンを有していた。ベント口はL/D約18.5〜20の部分に1箇所設けられた。押出条件は吐出量320kg/h、スクリュー回転数160rpm、およびベントの真空度3kPaであった。また押出温度は第1供給口230℃からダイス部分280℃まで段階的に上昇させる温度構成であった。
ダイスから押出されたストランドは、温水浴中で冷却され、ペレタイザーにより切断されペレット化された。切断された直後のペレットは、振動式篩部を10秒ほど通過することにより、切断の不十分な長いペレットおよびカット屑のうち除去可能なものが除去された。
(II−2)アクリル樹脂−A2の製造
市販のアクリル樹脂として三菱レイヨン製アクリペットVH001を使用した。
(III)シート成形品の製造
(III−1)共押出シートの製造(A−1)
上記ポリカーボネート樹脂材料−A1と上記アクリル樹脂材料−A2をそれぞれ単軸押出機で溶融させ、フィードブロック法にて2層に積層させて設定温度290℃のT型ダイスを介して押出し、得られるシートを鏡面仕上げされたロールにて冷却してポリカーボネート樹脂層の片面にアクリル樹脂層を積層した積層構成体を製造した。それぞれの押出温度は第1供給口280℃、220℃からダイス部分290℃、240℃まで段階的に上昇させる温度構成であった。また、製造したシートは、幅270mm×長さ2000mmで総厚みが3mmであり、アクリル樹脂を用いてなる層の厚みは100μmであった。得られたシートを70mm×50mmのサイズに切断して試験片とした。
(III−2)単層シートの製造(A−2)
上記樹脂材料−A1のペレットをプラテンの4軸平行制御機構を備えた射出プレス成形可能な大型成形機((株)名機製作所製:MDIP2100、最大型締め力33540kN)を用いて射出プレス成形し、厚み5mmで長さ×幅が1000mm×600mmのシート成形品を製造した。得られたシートを70mm×50mmのサイズに切断して試験片とした。
(IV)ハードコート層に用いる塗料の調製
(IV−1)シリコーン樹脂系ハードコート剤(T−1)の調製
水分散型コロイダルシリカ分散液(触媒化成工業(株)製カタロイドSN−30、固形分濃度30重量%):100重量部に、濃塩酸(12M):0.1重量部を加えよく攪拌した。この分散液を10℃まで冷却し、その中にメチルトリメトキシシラン:161重量部を滴下した。メチルトリメトキシシランの滴下直後から反応熱で混合液の温度は上昇を開始し、かかる開始から数分後に60℃まで昇温した。60℃に到達後、氷水浴で冷却しながら、徐々に反応液の温度を低下させた。反応液の温度が35℃になった段階で、この温度を維持するようにして5時間攪拌し、これに、硬化触媒として45%コリンメタノール溶液:0.8重量部、pH調整剤としての酢酸:4.9重量部を混合し、コーティング塗料原液(α)を得た。
上記コーティング塗料原液(α)209重量部にIPA138重量部を加えて攪拌し、コーティング塗料T−1を得た。
コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物の割合は99重量%であった。
(IV−2)紫外線硬化型アクリレートハードコート剤(T−2)の調製
多官能アクリレートオリゴマー(新中村化学(株)製U−15HA)100部、フェニル−1−ヒドロキシシクロヘキシルケトン(BASF(株)製Irgacure184)5部、1−メトキシ−2−プロパノール250部、2−プロパノール100部、有機溶剤分散コロイダルシリカ(日産化学工業(株)製IPA−ST 固形分濃度30%)150部を混合して紫外線硬化型アクリレートハードコート剤(I−2)を得た。
コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物の割合は30重量%であった。
(IV−3)紫外線硬化型アクリレートハードコート剤(T−3)の調製
多官能アクリレートオリゴマー(新中村化学(株)製U−15HA)100部、フェニル−1−ヒドロキシシクロヘキシルケトン(BASF(株)製Irgacure184)5部、1−メトキシ−2−プロパノール250部、2−プロパノール100部、有機溶剤分散コロイダルシリカ(日産化学工業(株)製IPA−ST 固形分濃度30%)38.9部を混合して紫外線硬化型アクリレートハードコート剤(T−3)を得た。
コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物の割合は10重量%であった。
(IV−4)紫外線硬化型アクリレートハードコート剤(T−4)の調製
多官能アクリレートオリゴマー(新中村化学(株)製U−15HA)100部、フェニル−1−ヒドロキシシクロヘキシルケトン(BASF(株)製Irgacure184)5部、1−メトキシ−2−プロパノール250部、2−プロパノール100部、有機溶剤分散コロイダルシリカ(日産化学工業(株)製IPA−ST 固形分濃度30%)18.4部を混合して紫外線硬化型アクリレートハードコート剤(T−4)を得た。
コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物の割合は5重量%であった。
(IV−5)メラミン樹脂ハードコート剤(T−5)の調製
メチル化メチロールメラミン[日本サイテックインダストリーズ(株)製サイメル301]100部、1,6−ヘキサンジオール70部、マレイン酸5部、イソプロピルアルコール150部、イソブチルアルコール320部、エチレングリコールモノブチルエーテル25部を混合してメラミン樹脂ハードコート剤(T−5)を得た。
コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物の割合は0重量%であった。
[実施例1〜2、比較例1]
上記実施例(II)〜(III)で作成した基材層(A−1)に、(IV)で作成したハードコート剤(T−1)を熱硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、130℃で60分間熱硬化させた。接着用プライマーとしてγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランとポリイソシアネートとの反応生成物であるシラン変性ポリイソシアネート並びに他のシランカップリング剤、アクリル樹脂およびエポキシ樹脂などを含有しており、1ヶ月以上の長期オープンタイム特性を有するガラス用プライマーGP−402(サンスター技研(株)製)、弾性接着剤として湿気硬化型一液性ウレタン接着剤であるペンギンシール#560(サンスター技研(株)製)を用いて、上記(I−B)記載の手剥離接着性評価を実施した。接着用プライマーの塗工は、プライマー溶液を十分に含浸させた後、軽く絞ったベンコットワイパーを用いて実施した。接着剤厚みは、2mm〜8mmの範囲で実施した。結果を表3に示した。
[実施例3]
接着用プライマーの塗工後23℃50%RH雰囲気下で3ヶ月保管してからウレタン接着剤の塗工をした以外は実施例1と全く同じ条件で上記(I−B)記載の手剥離接着性評価を実施した。1ヶ月以上の長期オープンタイム特性を有するガラス用プライマーGP−402を用いた場合、接着用プライマーの塗工後23℃50%RH雰囲気下で3ヶ月保管してからウレタン接着剤の塗工をしても、接着用プライマーの塗工直後にウレタン接着剤の塗工をした実施例1とほぼ同等な結果が得られた。結果を表3に示した。
[実施例4]
上記実施例(II)〜(III)で作成した基材層(A−1)に、(IV)で作成したハードコート剤(T−1)を熱硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、130℃で60分間熱硬化させた。接着用プライマーとしてγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランとポリイソシアネートとの反応生成物であるシラン変性ポリイソシアネートおよびポリエステルポリウレタン樹脂などを含有しており、1ヶ月以上の長期オープンタイム特性を有していないHAMATITEガラスプライマーG(MS−90)(横浜ゴム(株)製)、弾性接着剤として湿気硬化型一液性ウレタン接着剤であるWS−222(横浜ゴム(株)製)を用いて、一週間の養生硬化後90℃24hrの処理を行った上で、上記(I−B)記載の手剥離接着性評価を実施した。結果を表3に示した。
[比較例2]
上記実施例(II)〜(III)で作成した基材層(A−1)に、(IV)で作成したハードコート剤(T−1)を熱硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、130℃で60分間熱硬化させた。接着用プライマーとしてシラン変性ポリイソシアネートを含有しないが1ヶ月以上の長期オープンタイム特性を有するHAMATITEガラスプライマーG(PC−3)(横浜ゴム(株)製)、弾性接着剤として湿気硬化型一液性ウレタン接着剤であるWS−222(横浜ゴム(株)製)を用いて、上記(I−B)記載の手剥離接着性評価を実施した。結果を表3に示した。
[比較例3]
上記実施例(II)〜(III)で作成した基材層(A−1)に、(IV)で作成したハードコート剤(T−1)を熱硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、130℃で60分間熱硬化させた。接着用プライマーとして1ヶ月以上の長期オープンタイム特性を有していないプライマー35(サンライズMSI(株)製)、弾性接着剤として湿気硬化型一液性ウレタン接着剤であるSRシールU−90W(サンライズMSI(株)製)を用いて、上記(I−B)記載の手剥離接着性評価を実施した。結果を表3に示した。
[実施例5]
上記実施例(II)〜(III)で作成した基材層(A−1)に、(IV)で作成したハードコート剤(T−2)を紫外線硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で1分、80℃で1分静置後、積算照度が600mJ/cmになるように高圧水銀ランプで紫外線を照射して硬化させた以外は実施例1と全く同じ条件で上記(I−B)記載の手剥離接着性評価を実施した。結果を表3に示した。
[実施例6]
上記実施例(II)〜(III)で作成した基材層(A−1)に、(IV)で作成したハードコート剤(T−3)を紫外線硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で1分、80℃で1分静置後、積算照度が600mJ/cmになるように高圧水銀ランプで紫外線を照射して硬化させた以外は実施例1と全く同じ条件で上記(I−B)記載の手剥離接着性評価を実施した。結果を表3に示した。
[実施例7]
上記実施例(II)〜(III)で作成した基材層(A−2)に、(IV)で作成したハードコート剤(T−2)を紫外線硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で1分、80℃で1分静置後、積算照度が600mJ/cmになるように高圧水銀ランプで紫外線を照射して硬化させた以外は実施例1と全く同じ条件で上記(I−B)記載の手剥離接着性評価を実施した。結果を表3に示した。
[比較例4]
上記実施例(II)〜(III)で作成した基材層(A−1)に、(IV)で作成したハードコート剤(T−4)を紫外線硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で1分、80℃で1分静置後、積算照度が600mJ/cmになるように高圧水銀ランプで紫外線を照射して硬化させた以外は実施例1と全く同じ条件で上記(I−B)記載の手剥離接着性評価を実施した。結果を表3に示した。
[比較例5]
上記実施例(II)〜(III)で作成した基材層(A−1)に、(IV)で作成したハードコート剤(T−5)を熱硬化後の膜厚が5μmになるようにディップコート法で塗布し、25℃で20分静置後、120℃で60分間熱硬化させた以外は実施例1と全く同じ条件で上記(I−B)記載の手剥離接着性評価を実施した。結果を表3に示した。
[実施例8]
上記実施例(I)で製造したA1のポリカーボネート樹脂とA2のアクリル樹脂を、それぞれ単軸押出機で溶融させ、フィードブロック法にて2層に積層させて設定温度290℃のT型ダイスを介して押出し、得られたシート成形品を冷却してポリカーボネート樹脂層の片面にアクリル樹脂層を積層したグレージング用シート成形品を製造した。それぞれの押出温度は第1供給口280℃、220℃からダイス部分290℃、240℃まで段階的に上昇させる温度構成であった。また、製造したシート成形品は、幅1000mm×長さ1000mmで総厚みが3mmであり、アクリル樹脂を用いてなる層の厚みは100μmであった。
得られたシート成形品の透明部となる部分にマスキング処理を行い、外周端部に約160mmの幅で、約20μm厚みのブラックアウト層を形成した。かかるブラックアウト層は、インキとして、POS:アクリルポリオールとポリイソシアネートとからなるウレタン樹脂をバインダーとする2液性インキ(POSスクリーンインキ911墨:100重量部、210硬化剤:5重量部、およびP−003溶剤:23重量部の均一混合物(原料はいずれも帝国インキ(株)製)を用い、スプレーガンを用いて形成した後、風乾を20分行った後、90℃で60分間の処理を行い、インキを硬化させた。その後、マスキングを除去し、ブラックアウト層が形成されたシート成形品を得た。かかるシート成形品に、上記実施例(IV)で作成した紫外線硬化型アクリレートハードコート剤(T−2)を得られたシートの両面にそれぞれ熱硬化後の膜厚が4μmになるように塗装用ロボットを用いて、フローコート法により形成し、風乾後、130℃60分間の熱処理を行い、硬化させた。
上記シート成形品の外周端部に、ガラス用プライマーGP−402(サンスター技研(株)製)を厚み8μm、弾性接着剤ペンギンシール#560(サンスター技研(株)製)を、幅12mm高さ15mmの三角形状となるように塗工した。HAMATITEボディプライマーM(RC−50E)(横浜ゴム(株)製)を厚み8μmで塗工したステンレス製の枠に、かかるウレタン接着剤が塗工されたシート成形品を、ウレタン接着剤の厚みが6mmとなるようにして貼り付けた。かかる厚みは同厚みのスペーサを、ステンレス枠上に設置して調整した。得られた接着用構成体を23℃で50%RHの条件で1週間養生処理した後、枠ごと70℃の熱風乾燥炉に入れ、1000時間の処理を実施した。接着剤は全く外れることなく、接着用構成体が固定されていた。
本発明は、剛体たる構造部材に接着取付けをするために必要な優れた接着性を有する、接着用構成体を提供する。したがって、上述のとおり、これらの特性が求められる車輌用グレージング材、例えばバックドアウィンドウ、サンルーフ、ルーフパネル、デタッチャブルトップ、ウインドーリフレクター、ウインカーランプレンズ(カバーを含む)、ルームランプレンズ(カバーを含む)、およびディスプレー表示用前面板などにおいて好適に利用することができる。更に車輌用グレージング材以外にも、建設機械の窓ガラス、ビル、家屋、および温室などの窓ガラス、ガレージおよびアーケードなどの屋根などの幅広い用途に使用可能である。したがって本発明の樹脂グレージングの奏する産業上の効果は格別である。
11:基材層
12:ハードコート層
13:接着用プライマー層
14:接着剤
31:ポリカーボネート層
32:ブラックアウト層
33:ハードコート層
34:接着用プライマー層
35:接着剤
36:被着体
37:アクリル樹脂層

Claims (8)

  1. 熱可塑性樹脂成分からなる溶融押出しされた光透過基材層(A層)の少なくとも一つの面に、直接若しくはブラックアウト層(E層)を介して、コロイダルシリカおよび/またはアルコキシシラン加水分解縮合物が溶剤を除くハードコート全重量に対して10重量%以上であるハードコート剤を用いてなるハードコート層(B層)、接着用プライマー層(C層)、弾性接着剤層(D層)が順次積層された、構造部材に接着取付けをするための接着用構成体であって、
    上記(C)層は、その厚みが1μm以上20μm以下の範囲であり、かつ荷重800μN下におけるナノインデンテーション法により測定される押し込み弾性率が500MPa以上4000MPa以下の範囲であり、該接着用プライマーは、シランカップリング剤を含むプライマーであり、
    上記(D)層の厚みが0.9mm以上14mm以下であることを満足する接着用構成体。
  2. 上記A層を形成する基材の長辺長さをX(mm)、上記D層を形成する接着剤の厚みをY(mm)としたとき、XおよびYは下記式(1)〜(3)を満足する請求項1記載の接着用構成体。
    0.9≦ Y < 6 (0<X<300の時) (1)
    3×10-3X≦ Y <6 (300≦X≦1500の時) (2)
    3×10-3X≦ Y <(16/3)×10-3X−2
    (1500<X≦3000の時) (3)
  3. 上記B層は、電離放射線照射、赤外線照射、マイクロ波照射、高温水蒸気曝露、および加熱よりなる群から選ばれる少なくとも1種の方法で硬化された層であることを特徴とする請求項1または2に記載の接着用積層体。
  4. 上記A層が、共押出により形成された複層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接着用構成体。
  5. 上記A層の少なくとも一層がポリカーボネート樹脂を用いてなる層であることを特徴とする請求項4に記載の接着用構成体。
  6. 上記A層の表層がアクリル樹脂を用いてなる層であることを特徴とする請求項4または5に記載の接着用構成体。
  7. 上記D層を形成する弾性接着剤は、ウレタン接着剤である請求項1〜6のいずれかに記載の接着用構成体。
  8. 上記請求項1〜7のいずれかに記載の接着用構成体がグレージング用途である接着用構成体。
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