JP2022067399A - 接着構造物の製造方法、および接着構造物 - Google Patents
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Abstract
Description
湿気硬化型ホットメルトウレタンを含む接着剤を加熱溶融して前記第1被着物に塗布し、
塗布された前記接着剤を湿気硬化させ、
湿気硬化された前記接着剤を加熱溶融して、加熱溶融された前記接着剤に前記第2被着物を接着する接着構造物の製造方法。
〔2〕第1被着物と第2被着物とが接着された接着構造物であって、
湿気硬化型ホットメルトウレタンを含む接着剤を加熱溶融して前記第1被着物に塗布し、
塗布された前記接着剤を湿気硬化させ、
湿気硬化された前記接着剤を加熱溶融して、加熱溶融された前記接着剤に前記第2被着物を接着して製造された接着構造物。
〔3〕第1被着物と第2被着物とが接着された接着構造物であって、
前記第1被着物と前記第2被着物とは、湿気硬化型ホットメルトウレタンを含む接着剤で接着されており、
前記第1被着物と前記第2被着物とを互いにスライドさせることで、前記第1被着物と前記接着剤で構成された接着層との界面で分離可能な接着構造物。
接着構造物10は、図1に示すように、第1被着物11と第2被着物12とが接着された構造物である。接着構造物10は、第1被着物11と、第2被着物12と、接着層13と、を備えている。第1被着物11と第2被着物12とは、接着層13で接着されている。
湿気硬化型ホットメルトウレタンの組成物は、ポリオール成分(A)と、ポリイソシアネート成分(B)とを反応させて得られるウレタンプレポリマーを含有するホットメルト接着剤組成物である。なお、該反応の際には、通常、ポリイソシアネート成分(B)を化学量論的に過剰量となるように反応させる。また、発明の効果を阻害しない範囲内で、その他の成分を更に含んでいてもよい。以下、ウレタンプレポリマー、その他の成分、及び、各成分量について説明する。第1被着物11と接着層13の界面に沿って第1被着物11から接着層13および第2被着物12を剥がす構成とするために、ウレタンプレポリマーの組成を以下のようにすることが好ましい。
ウレタンプレポリマーは、ポリオール成分(A)と、ポリイソシアネート成分(B)と、を反応させて得られる。
ポリオール成分は、脂環式ポリカーボネートポリオール(a-1)と、結晶性ポリエステルポリオール(a-2)と、ポリエーテルポリオール(a-3)と、を含有し、低分子量ジオール(a-4)を更に含有することが好ましい。以下、これらの各成分について説明する。
本開示の脂環式ポリカーボネートポリオールは、炭酸エステル結合が主鎖にあり、かつ分子中に2以上の水酸基を持つ線状高分子であり、しかも炭素数6以上の脂環構造を分子中に有するポリカーボネートポリオールである。なお、本開示の脂環式ポリカーボネートポリオールは、常温固体であることが好ましい。なお、脂環構造としては、炭素数が6以上であれば特に限定されず、例えば6~10のもの等が挙げられるが、炭素数6のものが広く用いられ好ましい。脂環構造は環式の脂肪族炭化水素であり、シクロアルカン、シクロアルケン、シクロアルキン等があるが、中でも二重結合、三重結合を含まないシクロアルカンが好ましい。
結晶性ポリエステルポリオールとしては、通常、融点が60℃~80℃であるポリエステルポリオールを用いることができる。前記結晶性ポリエステルポリオール(a1-2)は、優れた接着性(初期接着強度及び最終接着強度)が得られる点で必須の成分であり、例えば、水酸基を2個以上有する化合物と多塩基酸との反応物を用いることができる。なお、本開示において、「結晶性」とは、JISK7121-1987に準拠したDSC(示差走査熱量計)測定において、結晶化熱あるいは融解熱のピークを確認できるものを示し、「非晶性」とは、前記ピークを確認できないものを示す。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン等の環状エーテルを開環、それぞれを付加重合させて得られるポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等、及び、これらのコポリエーテル等が挙げられる。また、グリセリンやトリメチロールエタン等の多価アルコールを用い、上記の環状エーテルを重合させて得ることもできる。中でも、ポリオテトラメチレンエーテルグリコールであることが好ましい。
低分子量ジオールとしては、特に限定されないが、例えば、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジエタノール、アダマンタンジ-メタノール、アダマンタンジ-エタノール、シクロペンタンジメタノール、シクロペンタンジエタノール等が挙げられる。
ポリイソシアネート(B)としては、通常のウレタンプレポリマーの製造に際して使用されるポリイソシアネートであれば何ら限定されないが、例えば、トリレンジイソシアネート、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、水素添加MDI、1,5-ナフタレンジイソシアネート、トリレンジイソシネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水素添加XDI、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、1,8-ジイソシアナトメチルオクタン、リジンエステルトリイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、及びこれらの変性体、誘導体等が挙げられる。
本開示の接着剤14の組成物は、発明の目的を損なわない範囲で、上述した各成分以外に各種の添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば、充填剤、可塑剤、顔料、染料、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、接着性付与剤、抗菌剤、光安定剤、安定剤、分散剤、溶剤等が挙げられる。
ポリオール成分(A)全体に対する、脂環式ポリカーボネートポリオール(a-1)の含有率が、5~50重量%であることが好ましく、5~45重量%であることがより好ましく、10~40重量%であることが更に好ましい。
接着構造物10は、例えば、清掃部材として用いられる。第1被着物11と第2被着物12とが接着層13で接着された状態で、第2被着物12を使って清掃を行う。第2被着物12における汚れの蓄積や破損状態に応じて、第2被着物12を第1被着物11から取り外す。再度、取り外した第2被着物12とは異なる第2被着物12を、接着剤14を用いて第1被着物11に接着する。
接着構造物10は、塗布工程と、湿気硬化工程と、接着工程と、を備えている。まず、図2に示すように、第1被着物11を用意する。第1被着物11は、例えば矩形板状である。次に、図3に示すように、第1被着物11の上面における長手方向の中心部分(接着領域21)を囲むように複数のスペーサ22,23(図3では一対のスペーサ22と一対のスペーサ23)を配置する。スペーサ22の厚みは、第1被着物11の厚み、スペーサ23の厚みよりも大きい。スペーサ22は、第1被着物11の厚みと、スペーサ23の厚みとを合わせた厚みになっている。一対のスペーサ22は、第1被着物11を短手方向から挟んだ位置に配置される。一対のスペーサ23は、それぞれ第1被着物11の上面における長手方向の両端に配置される。
図9に示すように、固定した第1被着物11に対して、指で第2被着物12をせん断方向に押す。せん断方向は、第1被着物11の板面に平行な方向であって、第1被着物11と第2被着物12とを互いにスライドさせる方向である。例えば、指で第2被着物12の側面を押す。図10に示すように、第1被着物11と接着層13との界面で剥離が生じ、第2被着物12と接着層13とが一体のままで第1被着物11から離れる。第1被着物11の上面に、第2被着物12および接着層13が残存しない。
なお、実験例1~3は、本発明の実施例に該当し、実験例4,5は、比較例に該当する。実験例の詳細の内容は、後述する表1に示されている。
(1-1)第1被着物
実験例1,2では、第1被着物にステンレス鋼(SUS303、50mm×150mm×2mm)を用いた。実験例3では、第1被着物にポリエチレン樹脂を用いた。
実験例1,3では、第2被着物にウレタンフォーム(イノアックコーポレーション製、ウレタンフォームEMM、密度52kg/m3、50mm×50mm×3.5mm)を用いた。実験例2では、第2被着物にメラミンフォーム(イノアックコーポレーション製、メラミンフォームW、密度9kg/m3、50mm×50mm×3.5mm)を用いた。
実験例1~3では、接着剤に湿気硬化型ホットメルトウレタンを含む構成(イノアックコーポレーション製、湿気硬化型ウレタンホットメルト)を用いた。湿気硬化後に再溶融可能な接着剤を用いた。接着剤の原料を以下に示す。
<ポリオール成分(A)>
(a-1:脂環式ポリカーボネートポリオール)
・エターナコールUC-100:宇部興産株式会社製:1,4-シクロヘキサンジメタノールベースのポリカーボネートジオール(数平均分子量約1,000、脂環構造含有率49.5重量%)
・エターナコールUM90(3/1):宇部興産株式会社製:1,4-シクロヘキサンジメタノール/1,6-ヘキサンジオール=3/1(モル比)共重合ポリカーボネートジオール(数平均分子量:約1,000、脂環構造含有率34.8重量%)
(a-2:結晶性ポリエステルポリオール)
・HS2H500S(豊国製油製、分子量5,000)
(a-3:ポリエーテルポリオール)
・ポリテトラメチレンエーテルグリコール(品名:PTMG2000、数平均分子量2,000)(三菱ケミカル社製)
(a-4:低分子量ジオール)
・ブチルエチルプロパンジオール(BEPG)
<ポリイソシアネート(B)>
・MDI(モノメリック・メチレンジフェニルジイソシアネート)
<脂肪族ポリカーボネートジオール>
・ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ株式会社製 デュラノールT6002、数平均分子量2,000)
実験例1~3では、接着構造体の作製を以下の手順で行った。まず、第1被着物を用意する。第1被着物は、例えば矩形板状である。次に、第1被着物の上面における長手方向の中心部分(接着領域)を囲むように複数のスペーサを配置する(図3参照)。一対のスペーサは、第1被着物を短手方向から挟んだ位置に配置される。一対のスペーサは、それぞれ第1被着物の上面における長手方向の両端に配置される。第1被着物を短手方向から挟むスペーサの短手方向の幅は、例えば50mmである。第1被着物を短手方向から挟むスペーサの厚みは、例えば2.4mmである。第1被着物状に配置されるスペーサの厚みは、例えば0.4mmである。
(2-1)第1被着物
実験例4では、第1被着物にステンレス鋼(SUS303、50mm×150mm×2mm)を用いた。
実験例4では、第2被着物にウレタンフォーム(イノアックコーポレーション製、ウレタンフォームEMM、密度52kg/m3、50mm×50mm×3.5mm)を用いた。
実験例4では、接着剤にオレフィン系ホットメルト(中川商会製、NSH-784)を用いた。この接着剤は、非湿気硬化型である。
実験例4では、接着構造体の作製を以下の手順で行った。まず、実験例1~3と同様に、第1被着物に対して複数のスペーサを配置する(図3参照)。続いて、接着剤をホットメルトアプリケータ(ノードソン製 AB10TTメルター)に投入し、150℃で加熱溶融する。接着領域上に、加熱溶融された接着剤を塗布する(塗布工程、図4参照)。実験例1~3と同様に、スクレーバーを用いて、接着領域からはみ出た接着剤をこそぎ取る(図5参照)。これにより、接着剤は、第1被着物11の上面に50mm×50mm×0.4mmのサイズで塗布される。
(3-1)第1被着物
実験例5では、第1被着物にステンレス鋼(SUS303、50mm×150mm×2mm)を用いた。
実験例5では、第2被着物にウレタンフォーム(イノアックコーポレーション製、ウレタンフォームEMM、密度52kg/m3、50mm×50mm×3.5mm)を用いた。
実験例5では、接着剤に湿気硬化型ホットメルトウレタンを含む構成(イノアックコーポレーション製、湿気硬化型ウレタンホットメルト)を用いた。湿気硬化後に再溶融可能な湿気硬化型ホットメルトウレタンを用いた。接着剤の原料は、実験例1と同じである。
実験例5では、接着構造体の作製を以下の手順で行った。まず、実験例1~3と同様に、第1被着物に対して複数のスペーサを配置する(図3参照)。続いて、接着剤をホットメルトアプリケータ(ITWダイナテック株式会社製バッグメルターPUR-20)に投入し、120℃で加熱溶融する。接着領域上に、加熱溶融された接着剤を塗布する(塗布工程、図4参照)。実験例1~3と同様に、スクレーバーを用いて、接着領域からはみ出た接着剤をこそぎ取る(図5参照)。これにより、接着剤は、第1被着物の上面に50mm×50mm×0.4mmのサイズで塗布される。
(4-1)試験方法
固定した第1被着物に対して、指で第2被着物をせん断方向に押す(図9参照)。せん断方向は、第1被着物の板面に平行な方向であって、第1被着物と第2被着物とを互いにスライドさせる方向である。例えば、指で第2被着物の側面を押す。第2被着物の破壊状態を確認した。すなわち、第2被着物が破壊して、第1被着物の表面に接着剤と、破壊した第2被着物の一部が残ったか否か確認した。
評価結果を表1に併記する。
剥離状態の判定基準:
「A」:第1被着物と接着剤との界面で剥離が生じ、第1被着物の表面に接着剤および第2被着物が残存しない
「B」:第2被着物が破壊し、第1被着物の表面に接着剤および破壊した第2被着物の破片が残存する
「C」:第2被着物と接着剤の界面で剥離が生じ、第1被着物の表面に接着剤が残存する
実施例1~3では、第1被着物と接着層の界面に沿って、第1被着物から接着層および第2被着物を剥がすことができる接着構造物を製造できた。
11…第1被着物
12…第2被着物
13…接着層
14…接着剤
Claims (3)
- 第1被着物と第2被着物とが接着された接着構造物の製造方法であって、
湿気硬化型ホットメルトウレタンを含む接着剤を加熱溶融して前記第1被着物に塗布し、
塗布された前記接着剤を湿気硬化させ、
湿気硬化された前記接着剤を加熱溶融して、加熱溶融された前記接着剤に前記第2被着物を接着する接着構造物の製造方法。 - 第1被着物と第2被着物とが接着された接着構造物であって、
湿気硬化型ホットメルトウレタンを含む接着剤を加熱溶融して前記第1被着物に塗布し、
塗布された前記接着剤を湿気硬化させ、
湿気硬化された前記接着剤を加熱溶融して、加熱溶融された前記接着剤に前記第2被着物を接着して製造された接着構造物。 - 第1被着物と第2被着物とが接着された接着構造物であって、
前記第1被着物と前記第2被着物とは、湿気硬化型ホットメルトウレタンを含む接着剤で接着されており、
前記第1被着物と前記第2被着物とを互いにスライドさせることで、前記第1被着物と前記接着剤で構成された接着層との界面で分離可能な接着構造物。
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