JP2018537578A - 接線接合法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、第1の被着体(1)の第1の面(2)と第2の被着体(6)の第2の面(8)が、
第1の面(4)と第2の面(7)とを有する接着テープ(3)が設けられ、
前記第1の面(4)上に第1の活性化可能な接着剤が配置され、
前記第2の面(7)上に活性化可能な感圧接着剤である第2の活性化可能な接着剤が配置され、
前記接着テープ(3)の前記第1の面(4)が第1の被着体(1)の第1の面(2)に接触して予備アセンブリを製造し、
前記第2の被着体(6)の前記第2の面(8)は、前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)への接合動作で接合されることにより、互いに結合され、
前記接合動作は、前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)に対して、接線方向成分と垂直成分を有し、接線方向成分と垂直成分との比が0.5より大きい接合方法であって、
前記第2被着体(6)の前記第2表面(8)と前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)との間の接触領域には、非水性潤滑剤が設けられる。

Description

本発明は、請求項1の前文に記載の接合方法に関する。
支持構造が車体、特に自動車工学において生産されるためには、輪郭(外形構造、断面)を互いに入れ子にすることが一般的である。これが意味することは、第1の輪郭が、フライス加工された又は他の案内溝を有し、それに対応して形成された第2の輪郭が挿入され又は係合するということである。したがって、2つの輪郭は一緒にサポートの一部シェルを形成する。支持構造自体は、開いた輪郭または中空輪郭として構成されてもよく、両方の部分を包含してもよい。入れ子構造の目的は、一般に、全体の構造を強化または密閉することである。これらの目的のために使用される輪郭は、例えば、押し出された合金金属から作製されてもよく、またはシートメタルブランクから成形されてもよい。
入れ子構造の製造中、輪郭は、多くの場合、接続面が少なくとも部分的に互いに接線方向に移動するように、互い違いに配置される。接続面は、輪郭本体の一部であってもよいし、または形状フランジであってもよく、その主要な機能は輪郭を接続することである。
従来技術では、入れ子構造に使用される輪郭は、一般に接続面で互いに溶接されている。この場合に使用される主な方法は、ストップ溶接の方法である。あるいは、輪郭は、はんだ付け、圧着、クリンチまたはリベットによって互いに接合されてもよい。これらの方法の組み合わせも使用される。
上述の接合技術と同様に、接着結合も輪郭の接合にますます使用されている。接着結合は、接続部の剛性を高めるだけでなく、特に異なる材料の接合にも適している。車体の他の場所では、接着剤のビーズがシーリング、熱的および電気的絶縁、およびノイズ低減のために使用される。接着剤による接合された接続部における、例えばアルミニウムと鋼鉄の分離は、この位置でガルバニック腐食が発生しないことを保証する。
支持構造物の製造に使用される接着剤は、高粘度の活性化可能な構造接着剤である。これらの接着剤は、一般にビーズの形態で塗布される。活性化中および/または活性化後、接着剤は通常化学反応によって硬化する。活性化は、熱の供給によって、または水分、放射線(例えば、酸素の排除)、または他の既知のメカニズムによるUV放射によって達成され得る。
例えば、車体のシェル構造の一部としての2つ以上の輪郭が構造用接着剤のビードで被覆された接続面の接線方向の動きがあるように入れ子にされている場合、構造用接着剤は、その位置から移動し、制御されずに汚染されてしまう。その結果、接合信頼性がもはや保証されないことになる。関連する先行技術は、例えば、215年3月24−26日にバート・ナウハイムで開催されたJoining with adhesive tapes in car body manufacture, Alexander Wieczorek, Fachtagung Fuegen im Karosseriebau, Bad Nauheimである。
Joining with adhesive tapes in car body manufacture, Alexander Wieczorek, Fachtagung Fuegen im Karosseriebau, Bad Nauheim 24.03. − 26.03.2015
本明細書では、車体の車体部品の接着のための接着テープの使用が提案されている。
一般に物理的または化学的硬化プロセスによって支持構造の製造に適した強度を達成する接着テープもまた公知である。接着テープは、感圧接着性の粘着性を有していても有していなくてもよい。その場合、接着テープは、一般的に追加のキャリアを有さない。非粘着性接着テープは、一般的に、最初に第1の輪郭に加熱することによって接合され、予備アセンブリ(組立体)を生成する。接着テープが十分な粘度を有するので、接線方向の移動にもかかわらず接着剤の幾何学的形状のシフトを伴わずに入れ子の手順を実行することができる。接合後、さらに加熱して第2の輪郭上に接着剤の流れを開始させ、場合によっては化学的に硬化させる。ここでの欠点は、予備アセンブリの製造に伴う高コストと労力である。
粘着性接着テープの場合には、自己接着性を介して単に予備アセンブリを製造することができる。しかし、接合作業中の接線方向の移動の場合には、接着テープが第2の輪郭に付着し、接合手順が妨げられ、接着剤の縫い目のクリーンな形成を妨げる。接合が行われた後、化学的硬化は、一般に、さらなる加熱または大気湿分の浸入によって開始される。引用した論文においては、粘着面および非粘着面を有するハイブリッド接着テープの使用が提案されている。その実施形態の欠点は、接着テープが必然的に複雑な多層構造を有することである。さらに、被着体構成要素と非粘着面との間のアセンブリは、システムが加熱された後にのみ生じる。それ以前においては、アセンブリは強度を有さない。
接線方向の動きで感圧接着テープを接合する場合、潤滑剤として界面活性剤の有無にかかわらず水を使用することが知られている。次いで、水は結合された接合部からゆっくりと拡散し、基板表面への接着が発現する。しかしながら、支持構造体を製造するために使用される種類の反応性接着テープが使用される場合、これは、硬化反応中に高レベルの水分が完全硬化を妨げる可能性があるという欠点を有する。これは、例えば、エポキシ樹脂接着剤が広く拡散している場合に当てはまる。その時、強度が著しく損失する。湿潤硬化型接着剤の場合、接合中の能動的な濡れは、接着剤テープの表面上で早期に硬化反応を引き起こし、接着剤の輪郭面への取り付けを損なう。さらに、高い水分含量は、その後の加熱の間に接着剤の望ましくない泡立ちを引き起こす可能性がある。特に比較的大量の水が腐食を引き起こす可能性がある。
従って、本発明の目的は、被着体の少なくとも部分的に接線方向の動きを有する2つの被着体を、粘着性の接着テープによって、より容易に接合することができる接合方法を提供することである。この場合、少なくとも部分的に接線方向に移動する接合手順は、予め固定された接着テープの幾何形状の実質的な変形または移動を伴わずに行われるべきである。
さらに、本発明の目的は、上記利点を有する接着結合されたアセンブリを提供することである。
当該目的は、この方法により、請求項1の特徴を有する冒頭に述べた方法を用いて、第1の態様において達成される。
第2の態様では、請求項3の特徴を有する冒頭に述べた方法によっても目的が達成される。
図1は、第1の被着体の第1の面に接着テープを貼り付けた予備アセンブリを示す。 図2は、図1で生成された予備アセンブリを示し、第2の被着体の第2の表面に対して少なくとも部分的に接線方向に移動するように適用されている。 図3は、本発明の接着テープが結合した第1被着体と第2被着体とを示し、 図4aは、接着テープの第2の面に対する接線成分と垂直成分への接合動作のベクトル的な除算を示し、 図4bは、接合によって組み立てられた第1および第2の被着体を示す。
本発明によれば、2つの被着体は接着テープによって互いに結合される。接着テープの第1の面は、最初に第1の被着体の第1の面に接着される。接着テープの第1の面には、第1の活性化可能な接着剤が配置されている。第2の面には、活性化可能な感圧接着剤である第2の活性化可能な接着剤が配置されている。第1および第2の接着剤は、互いに同一であっても異なっていてもよい。好ましくは、第1の接着剤は、同様に、活性化可能な感圧接着剤である。まず、第1の被着体と接着テープから予備アセンブリが製造される。次いで、当該予備アセンブリは、第2の接着剤が適用(塗布)された接着テープの自由な第2の面によって、第2の被着体の第2の面と接触される。この「接触」は、接着テープの第2の面に対して接線成分と垂直成分とを含む接合動作によって達成され、接線成分と垂直成分との比、特に第2の成分の第2の面の少なくとも一部に対して、0.5より大きく、好ましくは1より大きく、より好ましくは4より大きい。
比が0.5を超える場合、接合動作の接線成分が既に十分に大きいので、第2の被着体への感圧接着剤の第2の面の顕著な付着が生じ、それにより接合動作の最終位置への到達を妨げることになる。比が1を超える場合、接線成分が支配的となり、4以上の比率では、接線成分によるその移動が非常に大きく測定され、例えばペースト状接着剤(Wieczorek loc.sit.参照)を使用することが不可能となり、それにより本発明の方法は、特に有利に使用される。
接合動作が接着テープの第2の面に対してほぼ接線方向に行われる場合、2つの構成要素の互いに対する前記比率は非常に大きくなり得る。極端な場合、接合動作は、接着テープの第2の面に対して完全に接線方向にも起こり得る。
第1の被着体と第2の被着体との間の接着テープのずれや変形を防止するために、第2の被着体の第2の面と接着テープの第2の面との接触領域は非水性潤滑剤を有する。非水性潤滑剤の結果として、第2の被着体の第2の表面と最初に接触する際の接着テープの粘着性の第2の面は、第2の表面に直ちには付着せず、代わりにそれに沿って滑ることができ、第1の被着体と第2の被着体との相対的な端部の位置まで到達する。
特に、接着テープの第2の面は粘着性の接着剤を有する。接着剤は層状またはシート状に成形される。接着テープは、単一の均質な接着剤から構成されてもよいが、接着剤テープが、特に両側にそれぞれの接着剤で被覆された内側のキャリア層を有する多層構造を有することも考慮される。
しかしながら、接着テープが単層構造であり、接着テープが単層の感圧接着剤(PSA)、好ましくは活性化可能なPSAからなることが好ましい。その結果、予備アセンブリを容易に製造することができ、接着テープを簡便で安価に製造することができる。
接着テープの厚さは、接着テープに通常の厚さに相当し、すなわち、例えば1μm〜5mmである。自動車セグメントの構造的接着結合には、50μm〜5mmの厚さが好ましく、150μm〜2mmの厚さがより好ましい。200μm〜5mm、より詳細には500μm〜5mmのより厚い接着テープの厚さとすると、第2の接着テープの第2の接着剤表面への成熟前の接着は特に不利である、その場合には接着剤の結合の位置誤差が特に大きいからである。したがって、この厚さ範囲の接着テープは、本発明の方法において好ましく使用される。
接着テープは、単層または多層構造を有することができる。接着テープの多層構造の場合には、接着テープの当業者には周知の種類の層が存在してもよい。接着層または他のキャリア層の層、プライマー層または例えば、光学効果を有する層または透過を促進または阻害する層、熱または電気伝導性を特徴とする層などである。
接着テープは、一般に、長い接着テープのセクションとして提供される。接着テープは、例えば、シートとして、またはロールの一部として、または好適にはダイカットとして提供されてもよい。接着テープは、単純なコヒーレント構造(密着構造)を有してもよく、または接着テープに形成された穴または開口部があってもよい。接着テープは、その外周によって境界を定められた表面を完全に覆うことができ、または実際には開口部を有する場合には、その一部のみを覆うか、または、その部分をフリーにしてもよい。接着テープは、二次元方向が三次元方向よりも実質的に大きい。しかしながら、最初の二つの二次元方向では、ほぼ同じ大きさであり、したがって、円形、正方形または他の外面シート状形態を有することもできる。
本発明によれば、第2の面に活性化可能な感圧接着剤が設けられる。好ましくは、接着テープの第1および第2の面には、活性化可能な感圧接着剤が設けられている。特定の実施形態では、第1の面および第2の面は同じ接着剤を含むこともできる。
活性化可能なPSAとして、原則的に活性化結合を有するすべての周知のPSAシステムを使用することが可能である。活性化は、一般に、例えば化学放射線または熱または、例えば超音波または摩擦のような、機械的エネルギーによって、エネルギーの入力によって達成される。しかしながら、例えば、水分または酸素またはその不在、または例えば過酸化物のような他の化学的活性化剤による化学的活性化の使用もまた行われる。
熱活性化結合PSAは、熱可塑性熱活性化PSA(ホットメルトPSA)および反応熱活性化PSA(反応性PSA)の2つのカテゴリーに基本的に分類することができる。この分類には、両方のカテゴリー、すなわち反応性かつ同時に熱可塑性の熱活性化結合PSA(反応性ホットメルトPSA)に割り当てることができるPSAも含まれる。入れ子になった輪郭からの支持構造物の製造のためには、反応性PSAが好ましい。
熱可塑性PSAは、加熱すると可逆的な軟化を受け、冷却の過程で再び凝固するポリマーをベースとする。有利なものとして使用される熱可塑性PSAは、特にアクリレート、ポリオレフィン及びポリオレフィンとその酸変性誘導体とのコポリマー、熱可塑性ポリウレタン、ポリエステル及びそれらのコポリマー及びブロックコポリマー、例えばスチレンブロックコポリマーである。
ここでは、「ベース」または「基づく」は、接着剤の特性が、ベースポリマーと呼ばれる1つの成分の基本特性によって少なくとも大きく決定されることを意味するが、組成物中の改質助剤またはアジュバントまたはさらなる成分の使用を介するベースポリマーの追加の影響を除外することはない。特に、これは、熱可塑性PSAの全質量中のベースポリマーの割合が50質量%を超えることを意味し得る。
対照的に、反応性の熱活性化結合PSAには、ベースポリマーとともに反応性成分が含まれる。この反応性成分はまた、「反応性樹脂」とも呼ばれ、加熱処理によって架橋処理が開始され、架橋反応の終了後に永続的な安定した結合が保証される。
このような接着剤のベースポリマーは、好ましくは弾性成分、例えば合成ニトリルゴム、ポリウレタン、アクリレートまたはスチレンブロックコポリマーを含む。これらの種類の弾性成分は、その高い流動粘度のために、熱活性化接着剤に特に高い圧力下での寸法安定性を与える。反応性熱活性化PSAの全質量中のベースポリマーの割合は、50質量%未満であってもよいが、一般に10質量%より大きくなりえる。
放射線活性化可能なPSAも同様に反応性成分に基づく。反応性成分は、例えば、照射により架橋プロセスを開始して架橋反応の終了時に恒久的な安定した結合を確実にするポリマーまたは反応性樹脂を含むことができる。この種の接着剤は、好ましくは、上述の種類の弾性成分も含む。
放射線活性化可能なPSAは、接着テープの製造中に放射線架橋によって感圧接着性の特性が設定される放射線架橋されたPSAとは区別されるべきである。放射線活性化可能なPSAの場合、放射活性化は適用時に起こる。放射活性化の後、接着剤は一般的にもはや粘着性ではない。
活性化可能な感圧接着剤テープはまた、DE 10 2013 222739 A1に開示されているように、2つ以上の接着剤フィルムから組み立てられた感圧接着剤テープを含む。
これらは、接着剤の2つ以上のフィルムの接触によって活性化される。
反応性樹脂としては、PSAまたは反応性接着剤の当業者に公知であり、原則として、架橋反応性成分および/または巨大分子形成反応性成分を形成するすべての反応性成分を使用することが可能であり、例えば、Gerd Habenicht: Kleben − Grundlagen, Technologien, Anwendungen [“Adhesive bonding − Principles, technologies, applications”], 6th edition, Springer, 2009に記載されている。これらの例としては、ポリエポキシド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリウレタンを形成する成分であり、また、フェノール樹脂をベースとするポリマー、クレゾールをベースとするポリマーまたはノボラックをベースとするポリマー、およびポリスルフィド、ポリシロキサン(好ましくはシラン末端ポリマー(STP))またはアクリルポリマー(アクリル、メタクリル)をベースとするものである。
選択された反応性樹脂に基づく活性化可能なPSAの全質量中の反応性樹脂の割合は、50質量%未満であってもよいが、一般に10質量%より大きくなり得る。
使用することができるエラストマーは、原則として、例えば、Donatas Satas(Satas&Associates、Warwick 1999)の「Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology(感圧接着技術ハンドブック)」に記載されている種類のPSA分野の周知のエラストマーである。
これらは、例えば、アクリレートおよび/またはメタクリレートをベースとするエラストマー、ポリウレタン、天然ゴム、ブチル(イソ)ブチル、ニトリルまたはブタジエンおよびエチレン−プロピレン−ジエンゴムなどの合成ゴム、不飽和または部分的または完全に水素化されたポリジエンブロック(ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ(イソ)ブチレン、これらのコポリマー、および当業者によく知られている他のエラストマーブロック)からなるエラストマーブロックを有するスチレンブロックコポリマー、ポリオレフィン、フルオロポリマーおよび/またはシリコーンを含む。ポリアミド、特にそれらの弾性コポリマー(Pebax)またはポリヒドロキシエーテル(例えば、フェノキシ樹脂)の使用もまた公知である。
PSAのベース材料としてゴム又は合成ゴム又はそれらから製造されたブレンドが使用される場合、天然ゴムは、求められる純度と粘度のレベルに応じてRSS、ADS、TSR又はCV製品のような全ての入手可能なグレードから選択することができ、合成ゴムは、ランダム共重合化スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、合成ポリイソプレン(IR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(XIIR)、アクリレートゴム(ACM)またはエチレン−酢酸ビニルコポリマー(EVA)および/またはそれらのブレンドからなる群から選択することができる。
エラストマーは、構造上、線状、分枝状、星型またはグラフト化されていてもよく、ホモポリマー、ランダムコポリマー、交互コポリマーまたはブロックコポリマーとして構成することができる。本発明の意味における「ランダムコポリマー」という表記は、重合に使用されるコモノマーが純粋に統計的に組み込まれる共重合体だけでなく、コモノマー組成物中に勾配が存在する共重合体および/またはポリマー鎖中に個々の異なるコモノマーが部分的に蓄積することも含む。個々のポリマーブロックは、(ランダムまたは交互)コポリマーブロック構造を有することができる。
接着テープの第1の面に使用できる種類の非粘着性の活性化可能な接着剤として、原則的に全ての通常の活性化接着剤系を使用することが可能である。活性化可能なPSAに関しては、活性化は、一般に、例えば、化学線または熱によるエネルギーの入力によって達成される。しかし、化学的活性化、例えば水分または酸素またはその排除、または他の化学的活性化剤、例えば過酸化物の使用もまた可能である。
さらなる記述は、活性化可能なPSAの記述に対応する。
活性化可能なPSAおよび/または活性化可能な接着剤は、少なくとも2つの活性化可能なPSAおよび/または活性化可能な接着剤の非相溶性ブレンドの形態で実施されてもよい。
多層構造の場合、接着テープは、さらに、キャリア材料を含むことができる。
キャリア材料は、シート状の構造体の全てを包含し、例えば、二次元的に拡張されたフィルム又はフィルム部分、延長された長さ及び制限された幅のテープ、テープ部分、ダイカット(例えば、(光)電子配置のエッジ周囲または境界などの形態)、多層構成などが含まれる。異なる用途のために、フィルム、織布および不織布、および紙のような非常に多様な異なるキャリアのいずれかを異なる接着剤に組み合わせることが可能である。
接着テープのキャリアのための材料としては、ポリマーフィルム、フィルム複合材、または有機および/または無機層を有するフィルムもしくはフィルム複合材を使用することが好ましい。これらの種類のフィルム/フィルム複合材は、フィルム製造に使用される一般的なプラスチックから構成されており、限定されない例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、特に一軸延伸または二軸延伸により製造される配向ポリプロピレン(OPP)、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート(PET)およびポリエチレンナフタレート(PEN)、エチレンビニルアルコール(EVOH)、塩化ポリビニリデン(PVDC)、フッ化ポリビニリデン(PVDF)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA)、ポリエーテルスルホン(PES)またはポリイミド(PI)が含まれる。
当該キャリアは、さらに、有機または無機のコーティングまたは層との組み合わせであってもよい。これは、例えば、表面コーティング、印刷、蒸気コーティング、スパッタリング、共押出または積層のような慣用の技術によって行うことができる。例としては、限定するものではないが、ここでは、例えば、ケイ素およびアルミニウムの酸化物または窒化物、インジウム−スズ酸化物(ITO)、またはゾルゲルコーティングが挙げられる。
本発明の接合方法は、好ましくは、第1の被着体と第2の被着体の2つのオイルコーティング(油被覆)された第1および第2の表面を互いに結合するために使用される。
特に自動車産業における車体構造において、被着体はオイルコーティングされた金属製の車体パネルの形態をとる。したがって、活性化可能なPSAの1つの有利な実施形態では、PSAに少なくとも1つの油吸収剤が含まれる。油吸収材は、接着剤が被着体の表面に接触すると油(オイル)を吸収し、PSAは接合面と確実に接続することができる。適切な油吸収剤は、原則として、当業者に知られているすべての油吸収剤であり、粒状固体または液体の形態を取ることができる。使用される油吸収剤は、一般に、無機固体、合成有機化合物、および天然有機化合物の群からの材料である。
「粒子」とは、DIN53206−1:1972−08によれば、油吸収剤の一次粒子、凝集物を意味する。「粒子サイズ」は、粒子の最大範囲を指す。粒子サイズは、好ましくはISO 13320(凝集物ではなく、凝集物を分散させる分散工程、)によるレーザー回折によって決定されるが、当業者に既知の他の方法も適している。粒子の可能な形状は非常に多様であり、例えば、球状、棒状、繊維状、または小板状のものが挙げられる。
油吸収材(油吸着剤)は、フィロケイ酸塩をベースとする材料、ゼオライト、シリカ、グラファイト、石灰、ポリマー、セルロース及びその誘導体、エーロゲル、ポリウレタン、ポリオレフィン、アクリレート−ニトリル−アルコールポリマー、ウレタン−イソシアネート−アルコールポリマー、パーライト、シルク植物、泥炭、ストロー(麦わら、straw)、およびゴムを含む群から選択されることが好ましい。
接着テープの第1の面は、第1の被着体の第1の面と接触して予備アセンブリを形成する。当該接触は、活性化可能な感圧接着テープの第1の面の第1の被着体の第1の面への少なくとも部分的な領域への適用(塗布)を包含する。このステップ中に、接着テープ(接着テープの第1の面にPSAがある)は一般に活性化されない。したがって、このアセンブリは、接着テープの粘着特性のためにのみ生じる。しかし、例えば、化学反応が非常に遅く、第2の基材の接合の時点で終了しない場合など、活性化可能な感圧接着剤テープを接触前または接触中であっても活性化することも考えられる。接着テープの第1の面が粘着性ではない活性化可能な接着剤を有する場合、一般に少なくとも活性化可能な接着剤は第1の面で活性化される。あるいは、活性化可能な設計であれば、第1の被着体の第1の表面を活性化することもできる。
当該接触は、例えば、手動による適用(塗布)、ローリング、ローラー、または圧縮空気塗布のような非接触法などの、接着テープの適用(塗布)において慣用の任意の方法によって達成され得る。
接着テープの第2の面は、接合動作において第2の被着体の第2の面に接合される。接合面とは、既に適用された接着テープの第2の面と、接合後にこの面にくる第2の被着体の表面とをいう。表面は、実質的に同じ大きさであり、同じ幾何学的形態である。接合動作は、例えば、予備アセンブリの第2の被着体への移動、または第2の被着体の予備アセンブリへの移動などの、ほぼ直線的な動きであり、2つの接合面を互いに重ね合わせる位置に導く。接合動作は、接着テープの第2の面に垂直な成分と、接着テープの第2の面に接する成分とに分けられ、2つの成分は互いに垂直である。接線方向移動と垂直方向移動との間の比は、0.5より大きく、好ましくは1より大きく、より好ましくは4より大きい。
本発明によれば、第2の接合面と第2の面との間の接触領域には、非水性潤滑剤が設けられる。当該潤滑剤は、第2の被着体の第2の表面の表面を接着テープの粘着性表面上で摺動させる(滑らせる)ことを可能にする。
PSA分野では、当業者は、潤滑剤がPSAの接着または凝集に悪影響を与えるので、PSA中に永久的に残る潤滑剤を選択しないであろう。したがって、従来技術では、接着剤中に潤滑剤が溶解しないように、可能な限り接着剤と非相溶性である、例えば水、のような蒸発する液体が選択される。しかしながら、活性化可能な接着剤の場合には、特に熱活性化の場合、液体の残留物が活性化工程の間に望ましくない発泡を引き起こす可能性があるので、蒸発する液体が不都合である。
したがって、本発明の方法の場合、有利に使用される潤滑剤は、周囲圧力で120℃を超える、より特定的には150℃を超える、そして非常に好ましくは200℃を超える沸点を有するものである。
潤滑剤は、有利には蒸発によって結合した接合部から除去されないので、好ましくは接着剤と相溶性であれば有利であり、特に特に接着テープの第2の面上および/または第2の基材の材料上において接着剤と相溶性であれば有利であり、それであれば、例えば、拡散のプロセスを通じて、接着剤によって吸収され得る。その結果、第2の接着テープ面と第2の基材の表面との界面から潤滑剤が除去され、より効果的に接着剤の接着が可能となる。
拡散工程および摺動を容易にするために、本発明においては潤滑剤が室温で流動体であることが提供される。ここでの室温とは、15〜30℃、好ましくは25℃の温度をいう。
流動性は、以下に動的粘性により表され、記載される。そのように指定された流動体は、10Pa・s未満の動粘度を有する化合物である。
動的粘度は一般にDIN53019に従って測定される。粘度は、DIN53019−1に従う標準的な幾何形状を有するシリンダー型回転粘度計で測定温度25℃および1s−1の剪断速度で測定される。この方法が非常に高い粘度を測定することができないことを考慮し、25℃および1rad/sの周波数でISO 6721−10に従って(複合)粘度を確認することも通常である。
流動体(流体)は、その流動性の性質に制限されず、例えば、ニュートン流体、ダイラタント流体、擬似プラスチック、(ビンガムまたはカソン流動性を有する)プラスチック、剪断時間依存性、チキソトロピーまたはレオペクティブ液体を含み得る。
本発明の方法における潤滑剤は、25℃の測定温度および1s−1のせん断速度で、DIN53019−1による測定によって、10Pa・s以下の動粘度を有することが好ましい。
さらに、少なくとも1つの接合面に潤滑フィルムを形成するために、本発明の第1の態様においては、測定温度25℃、せん断速度1s−1、DIN53019による測定において潤滑剤が5mPa・sより大きい動的粘度を有するとされる。粘度がより低いと、潤滑剤の表面張力による液滴の形成の危険性がある。潤滑剤の動粘度は100mPa・sを超えることが好ましい。
接着剤の表面に極めて粘着性のある潤滑フィルムを形成するためには、接着剤を潤滑剤で効果的に濡らすことが有利である。したがって、本発明の方法の一実施形態では、使用される潤滑剤は、潤滑剤の液滴と、液滴の下にある接着テープの第2の面との間で測定された静的接触角が60°以下(23℃および相対湿度50%で、潤滑剤4μlを滴下して測定)であることが好ましい。当該接触角は、好ましくは40°以下、より好ましくは15°以下である。低い接触角は、潤滑剤による接着剤の効果的な濡れを示す。
潤滑フィルムの形成においては、潤滑剤がPSAまたは基材によって早期に吸収されるのを防止し、結果として潤滑効果を低下させる必要がある。したがって、潤滑剤は一方では第2の面の接着剤と適合しなければならないが、他方では潤滑剤はそれによってゆっくりと吸収されなければならない。これは、1g/mの潤滑剤で被覆された鋼鉄基材上の23℃および相対大気湿度50%での剥離接着のゆっくりした発達によって確認される。したがって、接着剤と潤滑剤との組み合わせが好ましく、そのような基材上の接着テープの第2の面上の活性化可能なPSAの、1時間の貯蔵後の300mm/分の除去速度での剥離接着力は、保存24時間後の剥離接着力の30%より高くなることはない(30%未満である)。
接着剤との相溶性に従って、第2の基材との結合手順中に潤滑剤が最初に基材を接着テープの粘着性のある第2の面上を摺動させるが、その後、拡散により接触面から分離されるという見解に基づき、潤滑剤が選択される。
使用することができる非水性潤滑剤は、粒子(例えば黒鉛)として存在する固体潤滑剤を除いて、当業者に知られている全ての非水性潤滑剤またはスリップ剤であり、したがって、例えば、油、グリース、ワセリン(鉱油)、ホットメルト潤滑剤、それらの混合物を含む。
しかし、非水性潤滑剤としては、低分子量ポリマー、液体樹脂(可塑化樹脂)または反応性樹脂などの接着剤または表面コーティング材料の配合に使用される種類の液体成分を使用することも可能である。例えばシリコーン系のPSAの場合、シリコーン油の使用も考えられる。また、グリセロールなどのポリオール、パラフィンなどの比較的高分子量の液体炭化水素、フタレートなどの可塑剤、および脂肪酸およびそのエステルも適している。このような流動体は、本発明によれば、混合物、溶液またはエマルジョンの一部として使用することもできる。
特に好適な潤滑剤は、油、グリース、ワセリン、ホットメルト潤滑剤、低分子量ポリマー、可塑剤、液体樹脂、反応性樹脂、ポリオール、脂肪酸およびそのエステル、およびシリコーン油からの群からのものである。
本発明の第2の態様によれば、本発明により選択され使用される非水性潤滑剤はグリース、ワセリン、ホットメルト潤滑剤、低分子量ポリマー、可塑剤、液体樹脂、反応性樹脂、ポリオールおよび脂肪酸およびそれらのエステルである。
潤滑剤は、好ましくは、鉱油または合成油の群から選択されるが、これは、多くの場合、PSA中の成分として使用され、したがって、多数の活性化可能なPSAと適合性があるからである。
より好ましくは、潤滑剤は、液体粘着付与剤樹脂(液体樹脂、可塑化樹脂、Satas参照)および反応性樹脂の群から選択される。なぜなら、そのような樹脂はしばしば粘着付与剤中に剥離接着補強剤として含まれ、同様に高い適合性があるからである。
例えば、スチール製の輪郭のような金属基材の接合のためには、潤滑剤が防食油および成形油の群から選択されることが特に好ましい。これらの油は、高いスラグ耐性を有し、したがって、接着テープまたは基材上の塗布層の厚さ中に実質的に留まる。それらは、一般に、鉱油、合成油、またはポリマー(例えば、ワックスまたは生体高分子)に基づいており、しばしば添加剤を含有する。このような油は、例えばFerrocoat(登録商標)ブランドのQuaker、Rotanor(登録商標)ブランドのRhenus、Antanor(登録商標)ブランドのFuchs、Multidraw(登録商標)ブランドのZeller&Gmehlin、およびFurochem(登録商標)の下のWocklumブランドが利用できる。
非常に特に好ましくは、潤滑剤は、VDA 230−213(プレリューブ(prelube)、プレリュード2、ホットメルト、およびスポット潤滑剤の製品クラスの試験方法;ドイツ自動車工業会(VDA)、成形潤滑剤技術グループ)により承認された群より選択される。
自動車メーカーは一般に、圧延機から生じるために、アルミニウムが被膜されたまたは被膜されていない鋼鉄(スチール)シート製のコイル、ブランク、プレス部品および引抜部品を腐食から保護する必要があり、これらの目的に使用される製品は一連の特性を持たなければならない。
これらの製品は、供給されたままの状態の金属表面を保護する必要があり、また、そこから製造された部品を関連する気候条件下で所定の時間腐食から保護することが要求され、個々の自動車メーカー間での冷却圧延工程および後続の生産工程において使用され、操作上の破壊に導かないようにする。
VDA 230−213で編集された試験プロトコルと、備考に記載されている自動車メーカーによって規定された最小要件は、VDA規格のタイトルで特定された製品の開発に有用である。これらの最低必要量を満たす潤滑剤は、上記の好ましい製品クラスの製品である。
当該明細書において、準備段階としては、鉱油、合成油または再生可能な原材料をベースとする耐腐食性油であり、深絞り特性および潤滑特性に関する高められた(防食油に対して)要求を満たし、現在の既知の仕上げ油として既知の被覆されたおよび被覆されていない鋼鉄の金属シート上で使用されている。
ホットメルトは、室温(20℃〜22℃)で、鉱油、合成油、または再生可能な原材料をベースにして、触れると連続していないペースト状の薄膜、ほぼフィルムを形成し、準備段階と比較して深絞り特性および潤滑特性に関する高められた要求を満たす。これらの製品は、現在知られている全ての基材、すなわち、アルミニウム材料および鋼鉄のコーティングされていないまたは被覆された金属シート上の最終コーティングとしての使用に適している必要がある。
スポット潤滑剤は、鉱油、合成油、または再生可能な原材料に基づく製品であり深絞り特性および潤滑特性に関する高められた要求を満たすことができ、圧延工程において適用される仕上げ油が成形に十分ではないことが判明している場合においてのみ成形工程の直前に適用される。
認可された潤滑剤は、例えば、CastrolからのRustilo S 40およびIloform 951HM、FuchsからのAnticorit RP 4107 S、Anticorit PL 3802−39 S、Anticorit PL 39 SX、Renoform MCO 3802、Renoform MCO 3028、Anticorit PL 39 SX、Anticorit PL 3802−39 LV、OestからのPlatinol B 804 3 COW、PfinderからのAP 170、AP 168/14, AP 167/22, AP 221、AP 227、AP 228/2、ShellからのEnsis PL 1608、Wilhelm DietzからのWedolit N22−3 and Wedolit N 22 NV、Zeller+GmelinからのHotmelt E1、Multidraw PL 61、KTL N16、Drylube E1、QuakerからのFerrocoat 6130である。好ましい潤滑剤は、この群から選択される潤滑剤である。
接着テープまたは基材の表面に適用される潤滑剤の量は、好ましくは0.1〜10g/m、好ましくは0.5〜5g/mである。0.1g/mより低い量では滑り(摺動)が不十分であり、10g/mより大きいと接着剤に有害な影響を及ぼす危険性がある。
潤滑剤は、接着テープの第2の面および/または第2の被着体の第2の面に存在してもよい。
潤滑剤は、有利には、接着テープの第2の面上にある。なぜなら、この手段によって、それ自体が粘着性であり、第2の基材と接触する表面の潤滑剤による正確な濡れのみを提供する必要があるからである。
さらに有利なことに、潤滑剤は、接着の前に第2の被着体の第2の面に配置される。これは、基材用の潤滑剤が、腐食制御の機能などの他の機能および潤滑機能を果たす場合に特に有利である。その場合、一般に、接合中の潤滑のために必要とされるよりも多くの基材が潤滑剤で濡れることになる。
潤滑剤は、当業者に知られている方法のいずれかによって、したがって例えばコーティング、印刷、噴霧または浸漬によって適用することができる。
除去速度1mm/分で1g/m、23℃での引張剪断試験および1g/mの潤滑剤により被覆された鋼鉄の基材の50%の相対大気湿度での活性化の後に、200μmの厚さの活性化可能なPSAの結合強度が200μm除去速度1mm/分で1g/mの潤滑剤を用いた場合、潤滑剤を塗布していない鋼鉄板よりも15%以下、より好ましくは10%以下、となるように潤滑剤と活性化可能なPSAとの組み合わせが選択されることが好ましい。
好ましい組合せは以下の通りである:
・エポキシモノマー及び/又はエポキシ樹脂を含む活性化可能な接着剤と、鉱油及び/又は合成油をベースとする潤滑剤
・油吸収剤を含む活性化可能な接着剤と、鉱油および/または合成油をベースとする潤滑剤
・天然または合成ゴムを含む活性化可能な接着剤と、鉱油および/または合成油をベースとする潤滑剤
・天然または合成ゴムを含む活性化可能な接着剤と、炭化水素に基づく液体樹脂からなる潤滑剤
・粒状油吸収剤を含む活性化可能な接着剤と、反応性樹脂または液体樹脂をベースとする潤滑剤
・少なくとも反応樹脂を含む活性化可能な接着剤と、反応樹脂と同じ化学基由来の潤滑剤
ここで同じ化学基とは、潤滑剤が反応性樹脂も含む反応性基、例えば環式エーテル、ヒドロキシル基、カルボニル基、アミンおよびビニル基またはアリル基を含むことを意味する。
活性化可能な感圧接着剤テープは、活性化可能な感圧接着剤の複数の層を含むこともできる。後者は同じであっても異なっていてもよく、異なることが好ましい。好ましくは、前記接着テープの第1の面は第1の活性化可能なPSAの層を含み、第2の面は第2の活性化可能なPSAの層を含む。層の厚さも同様であっても異なっていてもよい。厚さを変化させることにより、異なる基材への接着特性および潤滑剤に対する挙動を可変的に適合させることができるので、層の厚さは異なることが好ましい。
接着剤は、潤滑剤との相溶性が異なることが好ましい。23℃、50%の相対大気湿度において、1g/mの油で被覆された鋼鉄基材上で、1時間の貯蔵の後、除去速度300mm/分における、前記接着テープの第1の面上の第1の活性化可能なPSAの厚さ200μmの部分の剥離接着力は、24時間の貯蔵の後における剥離接着力の50%より高いことが好ましい。
23℃、50%の相対大気湿度において、1g/mの油で被覆された鋼鉄基材上で、1時間の貯蔵の後、除去速度300mm/分における、前記接着テープの第2の面上の第2の活性化可能なPSAの厚さ200μmの部分の剥離接着力は、24時間の貯蔵の後における剥離接着力の50%未満であることが好ましく、30%未満であることがさらに好ましい。
接触角が大きいと、潤滑剤に対する濡れ性が低いことを示す。この用途では、これは、潤滑剤が接着剤表面を部分的にのみ濡らし、したがって、濡れていない位置で基材への接着が起こることを意味する。したがって、第1の活性化可能なPSA上の潤滑剤の接触角が30°よりも大きいことが有利である。第2の活性化可能なPSAに対する潤滑剤の接触角は、好ましくは30°未満である。
潤滑剤の液滴と液滴の下にあるPSAとの間で測定した接触角は、少なくとも10°、好ましくは20°より大きく異なることが全体として好ましい。
鉱油または合成油の群からの潤滑剤が使用され、第1および第2の基材が潤滑剤で被覆されている場合、第1および第2の活性化可能なPSAの間のそれぞれの好ましい組み合わせは、ポリマーおよび反応性樹脂をそれぞれ示し、これらは以下の表1のクロスでマークされている。
Figure 2018537578
本発明は、いくつかの例示的な実施形態を参照して、これに関連して記載される。
図1は、第1の被着体の第1の面に接着テープを貼り付けた予備アセンブリを示す。
図2は、図1で生成された予備アセンブリを示し、第2の被着体の第2の表面に対して少なくとも部分的に接線方向に移動するように適用されている。
図3は、本発明の接着テープが結合した第1被着体と第2被着体とを示し、
図4aは、接着テープの第2の面に対する接線成分と垂直成分への接合動作のベクトル的な除算を示し、
図4bは、接合によって組み立てられた第1および第2の被着体を示す。
スケールは縮尺通りではない。図1は、第1の被着体1を示している。これは、自動車用の車体構造に使用される種類の油被覆金属パネルである。第1の被着体1の第1の面2には、接着テープ3が粘着されている。第1の方法の工程において、第1の被着体1には、接着テープ3が粘着されている。接着テープ3は、第1の被着体の第1の面2に結合された第1の面4を有する。接着テープの第1の面は、第1の活性化可能なPSAで被覆(コーティング)されている。図1による接着テープ3と第1の被着体1との連合は、ここでは予備アセンブリとも呼ばれる。当該第1のPSAの組成は、好ましくは、適用される間に金属パネル上に存在する油が迅速に吸収されるかまたは移動され、したがって第1の被着体1との接着結合を確立するようなものである。
図2は第2の方法の工程を示す。第2の被着体6は、第1の被着体1に対して接線方向の移動成分を含む接合動作で第1の被着体1に接合されている。少なくとも第1の接着テープ面4とは反対側の第2の接着テープ面7の領域5に関し、第2の被着体6の第2の面8が移動し、接線方向の移動要素との接合動作の結果、領域5における接着テープの第2の面7に移動するという意味での接線方向の移動成分を含む。
接合運動の接線成分と、前記領域5における前記接着テープ3の前記第2の面7に垂直なその成分は、0.5、好ましくは1.0、より好ましくは4を超える比を有する。
前記接着テープ3の前記第2の面7は、第2の活性化可能なPSAによって形成される。前記第2の被着体6の前記第2の表面8は、本発明に従って非水性潤滑剤で被覆されている。潤滑剤の効果の結果として、前記第2の被着体6の前記第2の表面8は、接着テープ3が滑ることなく、接着テープ3の第2の面7に沿って摺動する(滑ることになる)。したがって、前記接着テープ3の前記第2の面7は、前記第2の被着体6の前記第2の面8に第1の接触時に直ちには付着しない。
図3は、前記第1および第2の被着体1,6および接着テープ3が互いに対して最終位置に達した第3の方法工程を示す。図3に示す位置では、2つのPSAが活性化され、前記第1の被着体1の第1の表面2と前記第2の被着体6の第2の表面8との強力な接着結合が生じる。第2のPSAの組成は、それが第2の被着体6の第2の表面8に適用された潤滑剤を吸収し、PSAの活性化後に被着体1と6との間に強固な結合が形成されるように選択される。
図4a)部分は、2つの被着体1及び6を示し、被着体1は、2つの接着テープ3を粘着させて予備アセンブリを形成している。接着テープ3の第2面7には潤滑剤が供給されている。第2の被着体6は、接合動作9によって第1の被着体1に向かって案内される。接合動作9は、接着テープの第2の表面に接する構成要素10と、これに垂直な構成要素11とに分解される。接線成分10と垂直成分11との間の角度は90°である。接線方向成分と垂直成分との比は0.5より大きく、ここでは特に4より大きい。接合動作およびその後の活性化可能なPSAの活性化による接着結合の結果として、図4の部分b)に示されるように、2つの輪郭1および6が入れ子になっている。
表1は、第1の活性化可能なPSAと第2の活性化可能なPSAとの最初の好ましい組み合わせを示す。この表の背景にある思想は、第1の被着体1の第1の表面2を形成する油被覆された金属シートに可能な限り迅速に付着するように、第1の活性化可能なPSAを設計することであり;前記第1の活性化可能なPSAは、例えば、合成ゴムまたはポリオレフィンに基づくポリマーに基づくが、選択される反応性樹脂はエポキシドである。
第2の活性化可能なPSAは、第2の被着体6の第2の表面8への猶予(delay)だけで付着するように選択され、同様に油(オイル)被覆された金属シートであり;前記第2のPSAは、例えば、ポリウレタンまたはアクリレートに基づくのが好ましいが、選択される活性化可能な部分は、エポキシドである。すべてのPSAは、粘弾性部分および活性化可能部分に基づいており、粘弾性部分は上述のポリマーの1つに基づき、反応性樹脂上の活性化可能部分は「ベース」の冒頭に与えられた定義の意味で用いられる。粘弾性部を有する粘弾性部、反応性部を有する反応性部、または粘弾性部を有する反応性部を、表1に従って、組み合わせることが好ましい。
これが意味するところは、第1の接着剤の反応性部分がエポキシ樹脂を含む場合、第2の接着剤のエラストマーは、好ましくは、表1に示される群から自由に選択され、エポキシドを除いて、第2の接着剤の反応性樹脂として、挙げられた群のいずれの樹脂でも好ましく、
または
ポリオレフィンまたは合成ゴム上の粘弾性部分をベースとする第1の接着剤は、好ましくは、ポリウレタンまたはアクリルポリマーに基づく第2の接着剤と組み合わされ、
または
ポリオレフィンまたは合成ゴムの粘弾性部をベースとする第1の接着剤は、エポキシ樹脂をベースとする反応性部の第2の接着剤とを組み合わせることが好ましい。
実験においては、活性化可能なPSA K1〜K4が生成された。活性化可能なPSAは、以下の原材料に基づいている:
Figure 2018537578
以下の表は、上記の原料を基準にした接着剤K1〜K4の質量部の組成を示す。
Figure 2018537578
活性化可能なPSA K1〜K4は、ポリマーを23℃でブタノンに溶解することによって実験室で調製した。次に、反応性樹脂を添加した。引き続いて硬化剤を攪拌して激しく剪断しながら添加した。
接着剤の層を製造するために、種々の接着剤を、実験室のコーティング装置を用いて溶液から従来のライナー(シリコン処理されたポリエステルフィルム)に適用し、乾燥させた。乾燥後の接着剤の層厚は200±10μmであった。乾燥は、最初は室温で10分間、そして、実験室乾燥キャビネット内で105℃で10分間行った。接着剤の乾燥した層は、乾燥した直後に、開放面の第2のライナー(低い剥離力を有するシリコン処理されたポリエステルフィルム)でそれぞれ裏打ちされた。
K5については、最初に2つの成分を調製した:A成分は、Polyvest MA75とは別に、プラネタリーミキサーまたはディゾルバー中で2時間、示された原料を混合することによって調製した。気泡のない生成物を得るために、混合物を0.02bar(15torr)未満の減圧を適用することにより、混合プロセスの最後の10分間に脱気した。それぞれの場合の結果は、室温でさらに処理することができるペーストであった。 B成分はPolyvest MA75であった。
A成分およびB成分を2成分混合システムで一緒に混合し、直ちに通常のコーティングユニット上で両面剥離紙上に適用(塗布)して厚さ200μmのペースト状フィルムを得た。その後、加熱トンネルを通し、70℃で架橋させて感圧接着剤層を形成した。
潤滑剤:
G1:Quaker製のFerrocoat 6130、約150mPa・sの粘度を有するパラフィン系オイル(CAS 64742−65−0)
G2:Fuchs製のプレリューブオイルAnticorit PL 3802−39S、約300mPa・sの粘度を有するナフテン系オイル(CAS 265−156−6)をベースとする
G3:Cary Valley製のWingtack 10、約30Pa・sの粘度を有する脂肪族炭化水素樹脂
G4:Momentive製のEpikote 828、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルをベースとし、エポキシ当量約190g、粘度約13Pa・sのエポキシ樹脂
G5:Cytec製のUvacure 1500、約275mPa・sの粘度を有する脂環式ジエポキシド(3,4−エポキシシクロヘキサンまたはメチル3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート)である。
G6:脱塩水、粘度約1mPa・s
潤滑剤G3、G4およびG5は主として(活性化可能な)PSAの構成成分で構成され、したがってPSAが吸収しやすい成分であるのに対して、潤滑剤G1およびG2は自動車の製造に典型的に使用される油(オイル)である。G3は非反応性樹脂であり、潤滑剤G4およびG5は反応性樹脂を含む。従来技術の比較物質として、水(G6)を選択した。
Figure 2018537578
表3に示す未硬化の接着テープの剥離接着力は、ISO 29862(方法3)と同様に23℃、50%の相対湿度で、除去速度300mm/分、剥離角180°で測定した。接着剤の層の厚さはいずれの場合も200μmであった。補強フィルムとして厚さ50μmのエッチングされたCoveme(Italy)から入手可能なPETフィルムを使用した。
使用される基材は、規格に従った鋼鉄板を含む。いくつかの場合において、これらのプレートは約1g/mの量の潤滑剤で被覆されている。測定ストリップをロールオン機を用いて23℃の温度で結合させた。適用直後または1時間または24時間の保存時間の後に、接着テープをそれぞれ取り出した。測定値(単位:N/cm)は、3回の個別測定からの平均値として得られた。
油性鋼鉄基材上の剥離接着力の測定において、約300mPa・sの粘度を有するパラフィン油(Ferrocoat 6130)を使用した。
表3に示す動的せん断値を引張せん断試験で測定した。達成された結合の品質に関するパラメータとしては、本発明の方法によって製造されたアセンブリ上の様々な接着テープおよび潤滑剤について測定された結合強度であった。この目的のために、試験速度1mm/分で23℃、50%の相対湿度のDIN−EN 1465に基づく動的引張せん断試験(結果は、N/mm=MPa)により結合強度が定量的に測定された。
使用した試験ロッドは鋼鉄製であり、結合前にアセトンで洗浄した。使用される潤滑剤は、潤滑剤の溶液中に試験ロッドを浸漬することによって適用(塗布)され、潤滑剤を試験要素の1つに移す。溶液は約1g/mの潤滑剤の層を析出させるように調整した。接着テープの層厚はいずれの場合も約200μmであった。接合が行われた後、結合した試験要素を23℃で24時間貯蔵し、次いで180℃で30分間硬化させた。報告された数値は、3回の測定値の平均値である。
表3に示す濡れ角は、別の一般的な試験方法によって測定した。潤滑剤の静的接触角はDIN EN828に基づく方法で測定した。ここで選択した液滴の体積は約4μlである。測定は23℃の温度で行った。ここで報告された角度は、3回の測定からの平均濡れ角度である。
この基準に従って、接触角は測定終了後約10秒後に測定された。
表3は、実験が行われた潤滑剤G1の使用に起因する剥離接着力が、24時間後および1時間後に一貫してより低いが、使用される特定の接着剤に大きく依存することを示している。接着剤K1およびK4は比較的速く油を吸収するので、貯蔵1時間後において剥離接着力は貯蔵24時間後の剥離接着力の50%より高く、一方接着剤K2およびK3は油をよりゆっくり吸収するので、貯蔵1時間後の剥離接着力は、貯蔵24時間後の剥離接着力の30%以下である。したがって、好ましくは、接着剤K1またはK4は、2つの油化された金属シート1および6を結合するための接着テープ3の第1の面4に対して選択されるが、一方、接着剤K2またはK3は、接着テープ3の第2の面4に対して選択されるであろう。接着剤K2およびK3の場合の剥離接着の発生が遅いにもかかわらず、接着剤K1およびK4の場合のように、活性化後に得られるせん断強度は、潤滑剤によってわずかに影響され、特に、せん断強度は最高15%減少し、さらにはK2、K3およびK4の場合には10%未満減少する。
接着剤K1〜K4に適用される種々の潤滑剤G1〜G6の潤滑性を評価することが重要であり、この場合、選択された実験設計は以下の通りであった:
接線方向の接合方法で摺動(滑り)をシミュレートするために、25×25mmで製造された接着剤層のセクションを、23℃および50%の相対湿度で実験室の清潔な鋼鉄板に第1面で積層した。その直後に、約2g/mの潤滑剤で被覆された第2の鋼鉄板を接着テープ部分の第2の面に垂直に適用(塗布)し、約10Nの力で約1秒間押し付けた。その直後に、潤滑性を測定するために、鋼鉄板を互いに接線方向に移動させて手動で移動させた。力をほとんどかけずに滑らせる(摺動させる)ことは非常に良いと評価し(++);力をほとんど加えずに摺動したが、分離トルクが発生した場合は良好(+)と評価し;中程度の力を加えて摺動し、よりより高い分離トルクは満足するものとして評価し(○);高い力の適用を伴う摺動を適切と評価し(−);粘着し留まった場合は非常に不良(−−)と評価した。界面活性剤を添加しても潤滑剤G6を鋼鉄板上に均一に適用(塗布)することができなかったため、接着剤の第2の面に約0.1mlの潤滑剤を滴下した。ここでは未処理の第2の鋼鉄板をプレスすることにより、潤滑剤の液滴が第2の接着テープ表面上に分配された。
次の表において、結果を示した。
Figure 2018537578
第一に、試料調製中の早い段階で、水が基板上または第2の接着テープ表面上に均一に分布することができないので、ここでは水が不適当な潤滑剤であることが明らかになった。潤滑剤は、接着剤上の接触角が60°未満であるものが有利である。なぜなら、これらの潤滑剤では均一なフィルムを製造することがより容易であったからである。同様に有利なのは、水の粘度(>5mPa s)を上回る粘度、より具体的には100mPa・sを超える粘度の効果である。記載された変形例で実施された実験の場合、水は潤滑効果を示さなかった。それは接着接合部から押し出され、接着面は互いに密着した。
低粘度の非水性潤滑剤G1、G2およびG5は優れた潤滑特性を示すことは明らかである。粘度が10Pa・sを超える潤滑剤G3およびG4は、良好な潤滑特性を示すが、これらの特性は、分離トルクの後にのみ設定され、従って、それらを本発明の範囲である。同時に、G1の例を使用して、潤滑剤が接着剤K1、K2およびK4によって非常に良好に容認され、きわめて短時間の後に剥離接着が発生することが実証された。潤滑剤は、接着剤K4によってより迅速に再吸収され、1時間後に比較的高い剥離接着をもたらす。しかしながら、これはなお潤滑性に悪影響を及ぼさない。潤滑剤は接着剤K3によってよりゆっくりと再吸収されるが、同様にせん断強度の僅かな損失につながる。
吸収速度の差は、K3の層とK4の層とからなる2層の接着テープの結合に利用された。潤滑性試験と同様に、接着剤K4を有する接着テープの第1の面を、ここでは2g/mの潤滑剤G1を備えた鋼鉄板上に積層し、積層したアセンブリを前述の実験室条件下で1分間保存した。次に潤滑剤G1を用いて上述のように潤滑性試験を行った。接線方向の移動の場合には、接着剤K3の表面上での滑りが非常に良好であったが、接着剤K4は、同様に、第1の基材の油化された表面に既に十分な粘着性を示したが、これはその接着テープセクションの移動がなかったことを意味する。
1、第1の被着体
2、前記第1の被着体の第1の表面
3、接着テープ
4、前記接着テープの第1の面
5、部分
6、第2の被着体
7、前記第2の被着体の第2の面
8、前記第2の被着体の第2の表面
9、接合動作
10、前記接着テープの第2の面に接する接合動作の成分
11、前記接着テープの第2の面に垂直な結合運動の成分

Claims (26)

  1. 第1の被着体(1)の第1の面(2)と第2の被着体(6)の第2の面(8)が、
    第1の面(4)と第2の面(7)とを有する接着テープ(3)が設けられ、
    前記第1の面(4)上に第1の活性化可能な接着剤が配置され、
    前記第2の面(7)上に活性化可能な感圧接着剤である第2の活性化可能な接着剤が配置され、
    前記接着テープ(3)の前記第1の面(4)が第1の被着体(1)の第1の面(2)に接触して予備アセンブリを製造し、
    前記第2の被着体(6)の前記第2の面(8)は、前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)への接合動作で接合されることにより、互いに結合され、
    前記接合動作は、前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)に対して、接線方向成分と垂直成分を有し、接線方向成分と垂直成分との比が0.5より大きい接合方法であって、
    前記第2被着体(6)の前記第2表面(8)と前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)との間の接触領域には、室温で流体形態の非水性潤滑剤が設けられ、その動的粘度は少なくとも5mPa・sであることを特徴とする前記接合方法。
  2. 前記潤滑油が、油、グリース、ワセリン、ホットメルト潤滑剤、低分子量ポリマー、可塑剤、液体樹脂、反応性樹脂、ポリオール、脂肪酸およびそのエステル、およびシリコーン油の群からから選択されることを特徴とする、請求項1に記載の接合方法。
  3. 第1の被着体(1)の第1の面(2)と第2の被着体(6)の第2の面(8)が、
    第1の面(4)と第2の面(7)とを有する接着テープ(3)が設けられ、
    前記第1の面(4)上に第1の活性化可能な接着剤が配置され、
    前記第2の面(7)上に活性化可能な感圧接着剤である第2の活性化可能な接着剤が配置され、
    前記接着テープ(3)の前記第1の面(4)が第1の被着体(1)の第1の面(2)に接触して予備アセンブリを製造し、
    前記第2の被着体(6)の前記第2の面(8)は、前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)への接合動作で接合されることにより、互いに結合され、
    前記接合動作は、前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)に対して、接線方向成分と垂直成分を有し、接線方向成分と垂直成分との比が0.5より大きい接合方法であって、
    前記第2被着体(6)の前記第2表面(8)と前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)との間の接触領域には、非水性潤滑剤が設けられ、前記非水性潤滑油が、グリース、ワセリン、ホットメルト潤滑剤、低分子量ポリマー、可塑剤、反応性樹脂、ポリオール、脂肪酸およびそのエステルの群からから選択されることを特徴とする、前記接合方法。
  4. 前記接合動作の接線方向成分と垂直成分との前記比が1より大きく、好ましくは4より大きいことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の接合方法。
  5. 前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)の前記第2の接着剤が活性化されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の接合方法。
  6. 前記第1の活性化可能な接着剤が前記接着テープ(3)の第1の面(4)に適用され、前記第2の活性化可能な接着剤が前記第2の面(7)に適用され、前記第2の活性化可能な接着剤が前記第2の被着体(6)の前記第2の表面(8)に結合するよりも、前記第1の活性化可能な接着剤が前記第1の被着体(1)の油被覆された第1の表面(2)により早く結合することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の接合方法。
  7. 前記第1および第2の被着体(1,6)の前記第1および第2の表面(2,8)は、各々、まず潤滑剤で被覆され、次いで互いに結合されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の接合方法。
  8. 200μmの厚さで前記接着テープの前記第2の面に適用された前記第2の活性化可能な接着剤が、
    23℃、50%の相対大気湿度において1時間の貯蔵の後、1g/mの油で被覆された鋼鉄基材上で、除去速度300mm/分において、24時間の貯蔵の後、剥離接着力の50%未満、特に30%未満である剥離接着力を示すことを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の接合方法。
  9. 前記第2の活性化可能な接着剤が、ベースポリマーと反応性樹脂とを含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の接合方法。
  10. 前記ベースポリマーが以下の群:
    アクリレート、メタクリレート、ポリウレタン、天然ゴム、合成ゴム、例えば、ブチルゴム、(イソ)ブチルゴム、ニトリルゴムまたはブタジエンまたはエチレン−プロピレン−ジエンゴム、不飽和または部分的または完全に水素化されたポリジエンブロック(ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ(イソ)ブチレン、これらのコポリマーを含む)からなるエラストマーブロックを有するスチレンブロックコポリマー、ポリオレフィン、フルオロポリマー、シリコーン、ポリアミド、特にそれらの弾性コポリマー、またはフェノキシ樹脂を含むポリヒドロキシエーテルから選択されるエラストマーであることを特徴とする、請求項9に記載の接合方法。
  11. 前記反応性樹脂が以下の群:
    ポリエポキシド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリウレタン、フェノール樹脂をベースとするポリマー、クレゾールをベースとするポリマーまたはノボラックをベースとするポリマー、ポリスルフィド、ポリシロキサンまたはアクリルポリマー(アクリル、メタクリル)からのポリマーの構成成分であることを特徴とする、請求項9または10のいずれかに記載の接合方法。
  12. 前記接着テープ(3)が以下の群:ポリエチレン、ポリプロピレン、配向ポリプロピレン(OPP)、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、エチレンビニルアルコール(EVOH)、塩化ポリビニリデン(PVDC)、フッ化ポリビニリデン(PVDF)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA)、ポリエーテルスルホン(PES)またはポリイミド(PI)から選択されるキャリア層を有することを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載の接合方法。
  13. 前記第1および/または第2の接着剤のための油吸収剤が以下の群:
    フィロケイ酸塩、ゼオライト、シリカ、グラファイト、石灰、ポリマー、セルロースおよびその誘導体、エーロゲル、ポリウレタン、ポリオレフィン、アクリレート−ニトリル−アルコールポリマー、ウレタン−イソシアネート−アルコールポリマー、パーライト、シルク植物、泥炭、ストロー(麦わら)、およびゴムから選択されることを特徴とする、請求項1〜12のいずれかに記載の接合方法。
  14. 前記潤滑剤を前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)に最初に適用し、次いで前記接着テープ(3)の前記第2の面(7)を、前記第2の被着体(6)の前記第2の面(8)に接触させることを特徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載の接合方法。
  15. 前記潤滑剤を前記第2の被着体(6)の第2の表面(8)に最初に適用し、次いで接着テープ(3)の第2の側面(7)と接触させることを特徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載の接合方法。
  16. 周囲圧力下で120℃超、特に150℃超、特に200℃超の沸点を有する前記潤滑剤が使用されることを特徴とする、請求項1〜15のいずれかに記載の接合方法。
  17. 25℃の測定温度および1s−1のせん断速度で100mPa・sを超える動的粘度を有する前記潤滑剤が使用されることを特徴とする、請求項1〜16のいずれかに記載の接合方法。
  18. 前記第2の接着剤上の静的接触角が、23℃および50%の相対大気湿度において、60°以下、特に40°以下、非常に好ましくは15°以下である前記潤滑剤が使用されることを特徴とする、請求項1〜17のいずれかに記載の接合方法。
  19. 10Pa・s以下の動粘度である前記潤滑剤が使用されることを特徴とする、請求項1〜18のいずれかに記載の接合方法。
  20. 前記第1の活性化可能な接着剤上の潤滑剤の接触角が30°より大きく、および/または前記第2の活性化可能な接着剤上の潤滑剤の接触角が好ましくは30°未満であることを特徴とする、請求項1〜19のいずれかに記載の接合方法。
  21. 前記潤滑剤の液滴と、当該液滴の下にある前記第1および第2の接着剤との間で測定された接触角が、少なくとも10°、好ましくは20°より大きく異なることを特徴とする、請求項1〜20のいずれかに記載の接合方法。
  22. 前記潤滑剤が、鉱油、パラフィン油、ナフテン油、合成油、シリコーン油の群から選択され、防食油および成形油の群から選択され、または、液体粘着付与剤樹脂および反応性樹脂の群から選択されることを特徴とする、請求項1〜21のいずれかに記載の接合方法。
  23. 前記防食油が、プレリューブ(prelube)、ホットメルト、およびスポット潤滑剤の群から選択されることを特徴とする、請求項22に記載の接合方法。
  24. 前記活性化可能な接着剤および前記潤滑剤が以下の組合せから選択されることを特徴とする:
    ・エポキシモノマーおよび/またはエポキシ樹脂を含む活性化可能な接着剤と、鉱油および/または合成油をベースとする潤滑剤
    ・油吸収剤を含む活性化可能な接着剤と、鉱油および/または合成油をベースとする潤滑剤
    ・天然または合成ゴムを含む活性化可能な接着剤と、鉱油および/または合成油をベースとする潤滑剤
    ・天然または合成ゴムを含む活性化可能な接着剤と、炭化水素に基づく液体樹脂からなる潤滑剤
    ・粒状油吸収剤を含む活性化可能な接着剤と、反応性樹脂または液体樹脂をベースとする潤滑剤
    ・少なくとも反応樹脂を含む活性化可能な接着剤と、前記反応樹脂と同じ化学基由来の潤滑剤、
    請求項1〜23のいずれかに記載の接合方法。
  25. 前記第2の面(7)上に配置された前記第2の接着剤を配合する際にも使用されるのと同じ化学群からの成分、または低分子量ポリマー、液体樹脂、反応性樹脂および吸収剤の群からなる成分を含む潤滑剤が使用されることを特徴とする、請求項1〜24のいずれかに記載の接合方法。
  26. 前記潤滑剤が0.1〜10g/mの間、好ましくは0.5〜5g/mの間の量で適用されることを特徴とする、請求項1〜25のいずれかに記載の接合方法。
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