JP2016216569A - 粘着性物品、及び車両部材を補強する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両部材等の被着体を簡便に補強でき、かつ優れた耐熱性を有する粘着性物品を提供すること。
【解決手段】本発明の粘着性物品１は、一態様として、粘着性アクリルポリマー及び無機微粒子を含有する粘着剤層２と、粘着剤層２中に配置され、互いに交差した複数の繊維３ａで形成されている繊維シート３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、粘着性物品、及び車両部材を補強する方法に関する。
近年、射出成形により成形される車両外装部材（例えばバンパー）や内装部材には、軽量化を目的とする薄肉化が要求されている。一方で、車両部材には強度も必要であるため、薄肉化と強度の確保とを両立することが重要である。しかし、射出成形においては、金型設計後や成形後に車両部材の強度不足が発覚した場合、金型そのものを修正する必要があるため、労力と時間がかかる。
これに対して、バンパーの強度を高めるため、合成高分子発泡体製エネルギー吸収材を用いたバンパー補強構造が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平０８−１６４８０５号公報
合成高分子発泡体製エネルギー吸収材を用いたバンパー補強構造は、あくまで外装であるバンパーと、車両内部側に設置されたレインフォースメント部材とが、エネルギー吸収材を介して相互に干渉することによってバンパーの変形を少なくするものであるが、両部材の構造や配置など設計上の制約が伴い、簡便に補強できるものではない。したがって、車両部材自身を簡便に補強できる方法が望まれている。
本発明は、一態様として、粘着性アクリルポリマー及び無機微粒子を含有する粘着剤層と、粘着剤層中に配置され、互いに交差した複数の繊維で形成されている繊維シートと、を備える粘着性物品を提供する。
本発明はまた、他の態様として、粘着性物品を車両部材に接着させ、車両部材を補強する方法であって、粘着性物品として、粘着性アクリルポリマー及び無機微粒子を含有する粘着剤層と、粘着剤層中に配置され、互いに交差した複数の繊維で形成されている繊維シートと、を備える粘着性物品を用いる方法を提供する。
本発明によれば、車両部材等の被着体を簡便に補強できる粘着性物品及び方法を提供することができる。また、この粘着性物品は、優れた耐熱性を有するため、例えば車両の運転に伴い被着体である車両部材が高温になった場合でも、良好な接着性を示す。
粘着性物品の一実施形態を示す斜視図である。 図１の粘着性物品の断面図である。 粘着性物品の他の実施形態を示す断面図である。 実施例における剛性評価試験を説明するための模式図である。 実施例における剛性評価試験の結果を示すグラフである。 実施例における耐熱性評価試験の結果を示すグラフである。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、粘着性物品の一実施形態を示す斜視図である。図２は、図１の粘着性物品の断面図である。図１，２に示すように、粘着性物品１は、粘着剤層２と、粘着剤層２中に配置された繊維シート３とを備える。
粘着剤層２は、耐熱性に優れる観点から、粘着性アクリルポリマーを含有する。ここで、「粘着性」とは、適用温度（２０℃〜２２℃で測定することが好ましい）において１０ラジアン／秒で測定した貯蔵弾性率（Ｇ’）が３×１０５パスカル未満であることを意味する（ダールキスト基準）。また、「ポリマー」とは、国際純正応用化学連合（ＩＵＰＡＣ）高分子命名法委員会による「ポリマー」の定義に従う（http://main.spsj.or.jp/c19/iupac/Recommendations/glossary36.html）。
粘着性アクリルポリマーは、例えば、アルキル基の炭素数が４〜２０である非第三級アルコールの（メタ）アクリル酸エステルの少なくとも１種からなる第１のモノマーと、第１のモノマーと共重合する第２のモノマーとを重合して得られるポリマーであってよい。ただし、第２のモノマーは、第１のモノマーとは異なるモノマーである。ここで、「（メタ）アクリル」とは、アクリル又はメタクリル（メタアクリルと表記する場合もある）をいい、同様の化合物も同義である。
第１のモノマーは、単独重合した場合にガラス転移温度が０℃未満のポリマーを与えるモノマーであってよい。ここで、ガラス転移温度は、動的粘弾性測定における（周波数は１．０Ｈｚ、昇温速度は５℃／ｍｉｎが好ましい）、Ｔａｎδのピーク位置の温度をいう（以下同様）。第１のモノマーは、アルキル基の炭素数が好ましくは４〜２０、より好ましくは４〜１８である非第三級アルキルアルコールの単官能（メタ）アクリル酸エステルであってよい。好適な第１のモノマーの例としては、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、イソノニルアクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ｎ−ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート及びこれらの混合物が挙げられる。
第２のモノマーは、少なくとも１つのエチレン性不飽和基を有し、単独重合した場合にガラス転移温度が０℃を超えるポリマーを与えるモノマーであってよい。好適な第２のモノマーの例としては、（メタ）アクリル酸、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドなどの置換（メタ）アクリルアミド、アクリロニトリル、イソボルニルアクリレート、アルキル基の炭素数が１〜３であるアルコールのアクリレート、カルボキシエチルアクリレート及びこれらの混合物が挙げられる。第２のモノマーとしては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、イソボルニルアクリレートが好ましい。第２のモノマーとして置換（メタ）アクリルアミド等の塩基性のモノマーを用いる場合には、弱塩基性の三級アミン化合物等を用いることが好ましい。
第１のモノマーと第２のモノマーとの質量比（第１のモノマー／第２のモノマー）は、低温下における初期接着力と高温下における静的せん断強度のバランスの観点から、５０〜１００／０〜５０であることが好ましい。
粘着性アクリルポリマーの含有量は、粘着剤層２の全量を基準として、例えば５０質量％以上、７０質量％以上、又は９０質量％以上であってよい。
粘着剤層２は、被着体を好適に補強できる観点から、無機微粒子を更に含有する。無機微粒子は、例えばシリカ微粒子、鉱物の微粒子であってよい。無機微粒子は、中実の微粒子及び中空の微粒子のいずれであってもよい。
無機微粒子は、粘着性物品の補強効果の観点から、好ましくは１〜５００μｍ、より好ましくは５〜３００μｍ、更に好ましくは１０〜１００μｍの粒子径（メディアン径、以下同様。）を有する第１の無機微粒子を含むことが好ましい。
第１の無機微粒子の含有量は、粘着性物品の補強効果の観点から、粘着性アクリルポリマー１００質量部に対して、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは１〜１８質量部、更に好ましくは３〜１５質量部である。
無機微粒子は、被着体を好適に補強でき、かつ第１の無機微粒子の粘着剤層２への分散性を確保する観点から、１〜１００ｎｍの粒子径を有する第２の無機微粒子を更に含むことが好ましい。この場合、第１の無機微粒子と第２の無機微粒子との質量比（第１の無機微粒子／第２の無機微粒子）は、例えば５０／５０〜１００／０であってよい。
第１の無機微粒子としては、例えば３Ｍ社製のＫ１５、及び松本油脂社製のマイクロスフィアＭ−６００が好適に用いられる。第２の無機微粒子としては、例えば日本アエロジル社製のＡ−２００及びＲ−９７２が好適に用いられる。
粘着剤層２は、塩素化ポリオレフィンを更に含有していてもよい。この場合、粘着性物品１がプライマー層を備えていなくとも、ポリオレフィン等で形成されている被着材に対して良好な接着力を示す。塩素化ポリオレフィンは、ポリオレフィンの炭素原子に塩素原子が付加した化合物である。塩素化ポリオレフィンとしては、例えば、プロピレンと、エチレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィンとの共重合体を塩素化した化合物が挙げられる。塩素化ポリオレフィンは、上記のような共重合体にマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、アコニット酸、無水アコニット酸、無水ハイミック酸等のα，β−不飽和カルボン酸を更にグラフト重合した共重合体を塩素化した化合物であってもよい。
塩素化ポリオレフィンの融解熱は、粘着性アクリルポリマーとの相溶性の観点から、好ましくは０〜５Ｊ／ｇ、より好ましくは０〜３Ｊ／ｇ、更に好ましくは０〜２Ｊ／ｇである。なお、「融解熱」とは、ＪＩＳ Ｋ７１２１−１９８７に準拠して示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定された融解熱をいう。具体的には、熱履歴を消去するために、窒素雰囲気下、２３℃から１８０℃まで１０℃／ｍｉｎで昇温した後に１８０℃から−１００℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、その後、−１００℃から１８０℃まで１０℃／ｍｉｎで昇温しながら測定した融解熱である。
塩素化ポリオレフィンにおける塩素含有量は、ポリオレフィン等で形成されている被着材に対する接着力の観点から、好ましくは１６〜２５質量％、より好ましくは１７〜２４質量％、更に好ましくは１７〜２３質量％である。なお、塩素化ポリオレフィンにおける塩素含有量は、例えば酸素フラスコ燃焼法（ＪＩＳ Ｋ７２２９−１９９５に準拠）によって測定することができる。
このような塩素化ポリオレフィンは、例えば特開２００４−２１７８０７号公報に記載の方法を用いて製造することができる。例えばプロピレンとα−オレフィンとの共重合体においては、プロピレンとα−オレフィンとの比率及び付加する塩素の量を適宜調整することによって、上記の融解熱及び塩素含有量を調整できる。このような塩素化ポリオレフィンは、例えば日本製紙（株）製のＳｕｐｅｒｃｈｌｏｎ ９３０Ｓ、Ｓｕｐｅｒｃｈｌｏｎ ３２２１Ｓとして入手可能である。
塩素化ポリオレフィンの含有量は、ポリオレフィン等で形成されている被着材に対する接着力の観点から、粘着性アクリルポリマー１００質量部に対して、好ましくは０．０５〜５．０質量部、より好ましくは０．１〜３．０質量部、更に好ましくは０．１〜１．０質量部である。
粘着剤層２は、粘着付与剤を更に含有していてもよい。粘着付与剤としては、炭化水素樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジン樹脂、ロジンエステル樹脂及びこれらの水素化物等が挙げられる。入手可能な粘着付与剤の好適な例としては、イーストマンケミカルジャパン社製のＲｅｇａｌｒｅｚＴＭ１０８５、ＲｅｇａｌｒｅｚＴＭ１０９４、ＲｅｇａｌｒｅｚＴＭ６１０８及びＧｅｇａｌｒｅｚＴＭ３１０２、荒川化学工業（株）製のＡｒｋｏｎ Ｐ−１４０などが挙げられる。粘着剤層２が塩素化ポリオレフィンを含有する場合、粘着剤層２は、粘着付与剤を併せて含有することが好ましい。
粘着付与剤の含有量は、粘着性アクリルポリマー１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以下、より好ましくは５質量部以下である。粘着付与剤の含有量がこの範囲であると、塩素化ポリオレフィンを併用する場合の塩素化ポリオレフィンの相溶性を確保でき、更に良好な接着力を得ることができる。粘着付与剤の含有量は、例えば粘着性アクリルポリマー１００質量部に対して０．５質量部以上であってよい。
粘着剤層２は、上記した成分に加えて、重合開始剤、架橋剤、可塑剤、充填剤、耐エージング剤、紫外線吸収剤、色素等の粘着剤に使用される公知の添加剤などを更に含有していてもよい。
粘着剤層２の厚さ（繊維シート３を含む厚さ）は、例えば５０〜３０００μｍ、７０〜１０００μｍ、１００〜６００μｍ、又は２００〜４００μｍであってよい。
繊維シート３は、互いに交差した複数の繊維３ａで形成されている。具体的には、繊維シート３では、複数の繊維３ａが二方向以上又はランダムに配向した状態で互いに交差しており、当該交差点において、交絡、融着及び接着の１以上によって繊維３ａ間が結合されている。このような繊維シート３は、例えば織物、編物、不織布であってよい。ここでいう織物／編物は、それぞれ複数の繊維が二方向以上に配向した二軸織物／編物、三軸織物／編物等の多軸織物／編物である。図１，２に示した粘着性物品１においては、繊維シート３は、複数の繊維３ａが二方向（略直交方向）に配列した状態で互いに織り込まれている二軸織物である。
繊維３ａは、モノフィラメント及びマルチフィラメントのいずれであってもよい。繊維３ａは、例えばガラス、炭素、樹脂で形成されていてよく、引張弾性の観点から、好ましくはガラスで形成されている。繊維３ａの太さは、例えば１０〜１００ｔｅｘ、２０〜９０ｔｅｘ、又は４０〜８０ｔｅｘであってよい。
繊維シート３は、被着体を好適に補強できる観点から、好ましくは二軸織物又は三軸織物であり、より好ましくは繊維３ａ間が融着又は接着により目止めされた二軸織物又は三軸織物である。二軸織物又は三軸織物の織り方は、例えば平織、綾織、朱子織、からみ織、模紗織であってよい。
繊維シート３の厚さは、例えば１０〜２０００μｍ、２０〜１０００μｍ、３０〜５００μｍ、５０〜４００μｍ、又は１００〜３００μｍであってよい。また、繊維シート３における繊維３ａの密度は、被着体を好適に補強できる観点から、好ましくは１０〜１００本／２５ｍｍ、より好ましくは２０〜８０本／２５ｍｍ、更に好ましくは２５〜７０本／２５ｍｍである。また、繊維シートの引張強度は、好ましくは５００〜２５００Ｎ／２５ｍｍ、より好ましくは７５０〜２５００Ｎ／２５ｍｍ、更に好ましくは１０００〜２５００Ｎ／２５ｍｍである。
このような繊維シート３の好適な例としては、ユニチカ（株）製のＨ２０１ＭＣ１０７Ｆ、Ｈ２０１ＭＣ１２６が入手可能である。
このような繊維シート３は、粘着剤層２中に配置されている。すなわち、繊維シート３の両主面上には粘着剤層２が存在しており、繊維シート３の両主面は露出していない。また、図２に示すように、繊維シート３を形成する複数の繊維３ａ間に生じた空隙は、粘着剤層２を構成する粘着剤で満たされている。
繊維シート３の主面と粘着剤層２の両主面との間の厚さ（最短距離）のうち少なくも一方は、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは８０μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下である。この場合、繊維シート３の主面との最短距離が上記所定値以下である粘着剤層２の主面を被着体に接着することにより、被着体を好適に補強できる。
図３は、粘着性物品の他の実施形態を示す断面図である。図３に示すように、粘着性物品１１は、粘着剤層２の一面側に基材４を更に備えていてもよい。基材４の厚さは、例えば１〜１０００μｍ、５〜５００μｍ、又は１０〜１００μｍであってよい。
基材４は、例えばフィルム、発泡材からなるシート、不織布等であってよい。フィルムは、例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアミドフィルム等であってよい。発泡材からなるシートは、例えばアクリル発泡材シート、ポリエチレン発泡材シート、クロロプレン発泡材シート、ウレタン発泡材シート等であってよい。発泡材からなるシートは、それ自体が粘着性を有するシートであってもよい。このようなシートとしては、アクリルフォームテープ（スリーエムジャパン社製ＲＴ８０１６）等が購入可能である。不織布は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、高密度ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、綿又は麻等のセルロース系のパルプ天然繊維、レーヨン、耐熱性の合成繊維、ポリアミド繊維又はガラス繊維等の耐熱性繊維から形成された不織布であってよい。
粘着性物品１１は、粘着剤層２の基材４と反対側の主面を被着体に接着させて用いられる。粘着剤層２の基材４と反対側の主面と繊維シート３の主面との間の厚さ（最短距離）Ｔ１は、被着体を好適に補強できる観点から、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは８０μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下である。厚さＴ１は、例えば１０μｍ以上、２０μｍ以上、又は３０μｍ以上であってよい。
粘着剤層２の基材４側の主面と繊維シート３の主面との間の厚さ（最短距離）Ｔ２は、一態様では１０〜３００μｍであってよく、他の態様では２０〜１００μｍであってよい。
粘着性物品１１は、例えば以下の方法により製造することができる。
（１）基材４上に例えば粘着剤を塗工することにより第１の粘着剤層を形成し、例えば紫外光を照射することにより第１の粘着剤層を硬化させる（熱硬化させてもよい）。
（２）第１の粘着剤層上に繊維シート３を配置する。
（３）繊維シート３上に例えば粘着剤を塗工することにより第２の粘着剤層を形成し、例えば紫外光を照射することにより第２の粘着剤層を硬化させる（熱硬化させてもよい）。これにより、粘着性物品１１が得られる。
なお、基材を備えていない粘着性物品１（図１，２）は、例えば上記で得られた粘着性物品１１から基材４を除去することにより得られる。
粘着性物品は、上記実施形態以外の態様であってもよい。粘着性物品は、例えば粘着剤層の両主面上に基材を備えていてもよい。粘着性物品は、例えば粘着剤層２の一方又は両方の主面上にプライマー層を備えていてもよい。粘着性物品が基材及びプライマー層を備える場合、例えば粘着剤層（繊維シートを含む）、プライマー層、及び基材がこの順で積層されて粘着性物品を構成する。粘着性物品は、例えば粘着剤層の一方又は両方の主面上にライナーを備えていてもよい。粘着性物品がライナーと基材又はプライマー層とを備える場合、ライナーは基材又はプライマー層上に設けられていてよい。
以上説明した粘着性物品は、バンパーなどの車両外装部材や、ドアトリムなどの車両内装部材といった車両部材補強用として好適であり、上記粘着性物品を車両部材に接着させることにより、当該車両部材を好適に補強できる。すなわち、本発明の一実施形態は、上記粘着性物品を車両部材に接着させ、当該車両部材を補強する方法といえる。
以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
２−エチルヘキシルアクリレート７２質量部、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド４質量部、イソボルニルアクリレート２４質量部、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート０．０４質量部、及び光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ ６５１、ＢＡＳＦジャパン）０．０４質量部を混合した。得られた混合物に対して０．５ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を照射し、混合物の粘度が１０００ｃｐｓになった時点で照射を終了した。紫外光を照射した後の混合物に、アクリル酸１．８質量部、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド２質量部、塩素化ポリオレフィン（ｓｕｐｅｒｃｒｏｎ９３０Ｓ、日本製紙（株））０．４質量部、粘着付与剤（Ａｒｋｏｎ Ｐ−１４０、荒川化学工業（株））２質量部、光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ ６５１）、シリカ微粒子（Ａ２００、日本アエロジル（株））１．５質量部、及びガラス中空微粒子（Ｋ１５、３Ｍ社）６質量部を加えて撹拌した後、２３℃まで冷却して粘着剤を得た。
次いで、得られた粘着剤からなる粘着剤層と、粘着剤層中に配置されたガラスクロス（２軸織物、Ｈ２０１ＭＣ１０７Ｆ、ユニチカ（株）、厚み１８０μｍ、質量２００ｇ／ｍ２、引張強度（たて）１８５０Ｎ／２５ｍｍ（よこ）１４５０Ｎ／２５ｍｍ）とがＰＥＴ基材（厚み３８μｍ）上に設けられた物品を得た。
当該物品の粘着剤層側にもう一枚のＰＥＴフィルムを配置した。そして、当該物品に対して０．５ｍＷ／ｃｍ２（総エネルギー：１Ｊ）の紫外光を照射して、粘着性物品を得た。得られた物品の粘着剤層の厚みは、３００μｍであった。
［比較例１］
シリカ微粒子及びガラス中空微粒子を使用しなかった以外は、実施例１と同様にして粘着性物品を作製した。
［比較例２］
粘着性物品として、Ｓｃｏｔｈｃｈ（登録商標）フィラメントテープＮｏ．８９８を用いた。なお、このフィラメントテープは、一方向に配列されたガラス繊維でポリプロピレンフィルムを補強した基材上にゴム系粘着剤層が形成されてなるテープである。
［参考例１］
ガラスクロスを使用しなかった以外は、実施例１と同様にして粘着性物品を作製した。
［参考例２］
シリカ微粒子及びガラス中空微粒子、並びにガラスクロスを使用しなかった以外は、実施例１と同様にして粘着性物品を作製した。
上記の各粘着性物品について、以下の剛性評価試験を行った。
［剛性評価試験］
図４に示すように、４本のピンＰ（ピン同士の距離：１４０ｍｍ）が立った受け冶具２１の上に樹脂板２２（大きさ：１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）を乗せ、上方からφ１２ｍｍの押し冶具２３を５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で矢印方向に押し込んだ。所定の押込み量（ｍｍ）に対する荷重（Ｎ）を測定することにより剛性を評価した。なお、ブランクとして樹脂板２２のみの場合の測定も行い、各粘着性物品の評価の際には樹脂板２２上に各粘着性物品を貼り合わせて測定を行った。結果を表１に示す。なお、荷重が大きいほど剛性が大きい（すなわち、被着体がより補強されている）ことを示す。また、ブランク、実施例１、比較例１及び２については図５にも結果を示す。
Figure 2016216569
また、実施例１及び比較例２の粘着性物品について、以下の耐熱性評価試験を行った。
［耐熱性評価試験］
各粘着性物品の粘着剤層をポリプロピレン基板に室温（２３℃）で貼付した。このとき、２ｋｇの金属ローラーを１回前後させた。このようにして得られた試料を以下の５条件で保存した。
２０ｍｉｎ，ＲＴ：２３℃で２０分間
２４ｈ，ＲＴ：２３℃で２４時間
２４ｈ，８０℃：８０℃で２４時間
２Ｗ，８０℃：８０℃で２週間
４Ｗ，８０℃：８０℃で４週間
保存後の試料を張力試験機に配置し、１８０°方向に５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で粘着性物品を基板から剥離し、そのときの剥離強度を測定した。なお、８０℃で保存した試料については、試験前に室温まで冷却した。結果を図６に示す。
１…粘着性物品、２…粘着剤層、３…繊維シート、３ａ…繊維。

Claims (4)

  1. 粘着性アクリルポリマー及び無機微粒子を含有する粘着剤層と、
    前記粘着剤層中に配置され、互いに交差した複数の繊維で形成されている繊維シートと、を備える粘着性物品。
  2. 前記粘着剤層が塩素化ポリオレフィンを更に含有する、請求項１に記載の粘着性物品。
  3. 車両部材補強用である、請求項１又は２に記載の粘着性物品。
  4. 粘着性物品を車両部材に接着させ、前記車両部材を補強する方法であって、
    前記粘着性物品として、粘着性アクリルポリマー及び無機微粒子を含有する粘着剤層と、前記粘着剤層中に配置され、互いに交差した複数の繊維で形成されている繊維シートと、を備える粘着性物品を用いる方法。
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