JP2022183437A - 接合部材の解体方法及び接合部材並びに易解体性の液状シリコーン系接着剤 - Google Patents
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- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
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Abstract
Description
[1]
水酸化アルミニウムを35~70質量%含有する硬化性液状シリコーン系接着剤を硬化させてなる硬化物で複数の部材同士が接合された接合部材について、該硬化物を160℃以上で1分間以上加熱することにより、前記複数の部材同士を分離して接合部材を解体する工程を含む接合部材の解体方法。
[2]
硬化性液状シリコーン系接着剤が縮合硬化型液状シリコーン系接着剤又は付加硬化型液状シリコーン系接着剤のいずれかである[1]記載の接合部材の解体方法。
[3]
接合部材が180℃以上の耐熱性を有する金属製部材及び有機樹脂製部材から選ばれる同一又は異種の複数の部材同士が接合されたものである[1]又は[2]記載の接合部材の解体方法。
[4]
接合された複数の部材のうち少なくとも1個が金属製部材である[3]に記載の接合部材の解体方法。
[5]
加熱方法がジュール熱を利用した抵抗加熱方法である[1]~[4]のいずれかに記載の接合部材の解体方法。
[6]
加熱温度が160℃以上で、かつ解体する部材の耐熱温度未満である[1]~[5]のいずれかに記載の接合部材の解体方法。
[7]
上記硬化性液状シリコーン系接着剤における水酸化アルミニウムの含有量が35~65質量%である[1]~[6]のいずれかに記載の接合部材の解体方法。
[8]
上記接合部材の解体が人手又はスクレーパーにより前記複数の部材から硬化性液状シリコーン系接着剤の硬化物を剥離する工程を含むものである[1]~[7]のいずれかに記載の接合部材の解体方法。
[9]
上記接合部材が使用環境温度150℃以下で前記複数の部材の接合状態が維持されるものである[1]~[8]のいずれかに記載の接合部材の解体方法。
[10]
接合部材が自動車部品又は電気・電子部品である[1]~[9]のいずれかに記載の接合部材の解体方法。
[11]
[1]~[10]のいずれかに記載の接合部材の解体方法に用いられる接合部材。
[12]
[1]~[10]のいずれかに記載の接合部材の解体方法に用いられる下記(A)~(E)成分を含有する易解体性の縮合硬化型液状シリコーン系接着剤。
(A)水酸化アルミニウム:全体量の35~70質量%、
(B)ケイ素原子に結合した水酸基及び/又は加水分解性シリル基で分子鎖両末端が封鎖された直鎖状ジオルガノポリシロキサン:100質量部、
(C)ケイ素原子に結合した加水分解性基を分子中に3個以上有する加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:0.1~40質量部、
(D)硬化触媒:0.001~20質量部、及び
(E)シランカップリング剤:0.05~20質量部。
なお、本発明において、解体する部材の「耐熱温度」とは、当該部材を特定の温度下に1分間静置した際に、該部材が熱分解又は軟化を生じない温度の上限を意味する。
本発明の接合部材の解体方法は、水酸化アルミニウムを35~70質量%含有する硬化性液状シリコーン系接着剤を硬化させてなる硬化物で複数の部材、特に金属製及び/又は有機樹脂製等の同一又は異種の複数の(特には2個の)部材同士が接合された接合部材について、該硬化物を160℃以上で1分間以上加熱することにより、該硬化物の接着力を低下させて、該硬化物で接合された複数の部材、特に金属製及び/又は有機樹脂製等の部材同士を分離して接合部材を解体する工程を含むものである。
本発明に使用される硬化性液状シリコーン系接着剤は、硬化して複数の部材、特に金属製及び/又は有機樹脂製等の部材同士を接合する接着部材となるもので、水酸化アルミニウムを35~70質量%含有し、主鎖がシロキサン結合からなる高分子をベースポリマーに使用した接着剤であり、硬化タイプは、縮合硬化型、付加反応硬化型が好ましい。
本発明の接合部材の解体方法において使用する、硬化性液状シリコーン系接着剤(好ましくは縮合硬化型液状シリコーン系接着剤又は付加硬化型液状シリコーン系接着剤)は、所定量の水酸化アルミニウムを含有するものである。
縮合硬化型液状シリコーン系接着剤は、上述した水酸化アルミニウム(A)以外に、(B)ケイ素原子に結合した水酸基及び/又は加水分解性シリル基で分子鎖両末端が封鎖された直鎖状ジオルガノポリシロキサン(ベースポリマー)、(C)ケイ素原子に結合した加水分解性基を分子中に3個以上有する加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物(架橋剤)、(D)硬化触媒、(E)シランカップリング剤(接着性付与剤)及び必要に応じて(F)充填剤を含み、室温において大気中の水分(湿気)による加水分解・縮合反応を利用して硬化物を得る液状シリコーン系接着剤である。
加水分解性シリル基として末端にアルコキシシリル基又はアルコキシ置換アルコキシシリル基を有する場合は、分子鎖の両末端に、ケイ素原子に結合するアルコキシ基(即ち、アルコキシシリル基)又はケイ素原子に結合するアルコキシ置換アルコキシ基(即ち、アルコキシアルコキシシリル基)を、2つ又は3つずつ有する(即ち、ジアルコキシオルガノシリル基又はビス(アルコキシアルコキシ)オルガノシリル基や、トリアルコキシシリル基又はトリス(アルコキシアルコキシ)シリル基として存在する)のがよい。
アルコキシ置換アルコキシ基としては、炭素原子数2~10、特に炭素原子数2~4のアルコキシ置換アルコキシ基が好ましく、例えば、メトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基、メトキシプロポキシ基等が挙げられる。
充填剤を配合する場合、その配合量は、ケイ素原子に結合した水酸基及び/又は加水分解性シリル基で分子鎖両末端が封鎖された直鎖状ジオルガノポリシロキサン100質量部に対して0.1~800質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5~600質量部である。
また、得られた縮合硬化型液状シリコーン系接着剤は、例えば室温(23℃±10℃)で放置することにより硬化するが、その成形方法、硬化条件などは、縮合硬化型液状シリコーン系接着剤の種類に応じた公知の方法、条件を採用することができ、例えば、23℃/50%RHの条件下で大気中に数時間~数日間(例えば、6時間~7日間)程度静置することにより硬化させることができる。
付加反応硬化型液状シリコーン系接着剤は、上述した水酸化アルミニウム(A)以外に、(G)ケイ素原子に結合したビニル基等のアルケニル基を有するシリル基で分子鎖両末端が封鎖された直鎖状ジオルガノポリシロキサン(ベースポリマー)、(H)ケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を分子中に少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン(架橋剤)、及び(I)白金族金属触媒(ヒドロシリル化付加反応触媒)を含み、SiH基のビニル基への付加反応(ヒドロシリル化反応)により架橋し硬化物を得る液状シリコーン系接着剤である。
また、付加反応硬化型液状シリコーン系接着剤の硬化条件としては、23~150℃、特に23~100℃にて10分~8時間、特に30分~5時間とすることができる。
本発明の接合部材の解体方法において、接合部材は、所定量の水酸化アルミニウムを含有する硬化性液状シリコーン系接着剤を硬化させてなる硬化物(接着性シリコーンゴム硬化物からなる接着部材)によって同一又は異種の複数(特には2個)の部材同士が接合された接合部材であって、該接合部材において、接合された各部材は、金属製部材及び有機樹脂製部材から選ばれる同一又は異種のものであることが好ましく、接合された複数の部材のうち少なくとも1個(一方)が金属製部材であることがより好ましい。このような部材の組合せとしては、例えば、同一又は異種の金属製の部材同士の組合せ、金属製部材と有機樹脂製部材の組合せなどが挙げられる。金属製部材を構成する金属としては、例えば、アルミニウム、鉄、SUS、銅などが挙げられ、有機樹脂製部材を構成する有機樹脂としては、PBT(ポリブチレンテレフタレート樹脂)、PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)、PA66(ナイロン66)、PA6(ナイロン6)等のポリアミド樹脂、PC(ポリカーボネート樹脂)などが挙げられる。なお、金属製部材又は有機樹脂製部材を構成する上記の金属又は有機樹脂は、それぞれ耐熱温度が180℃以上、特には200℃以上、更には250℃以上であることが望ましい。
所定量の水酸化アルミニウムを含有する硬化性液状シリコーン系接着剤を、手又は機械吐出で片側の金属製又は有機樹脂製の部材の表面に接合箇所(例えばガスケット等)の形状に塗布し、もう一方の部材を貼り合わせて接合し、硬化させる。その後必要に応じてボルトなどで固定する。本発明の硬化性液状シリコーン系接着剤が縮合硬化型液状シリコーン系接着剤の場合、室温において空気中の湿分によって硬化するので、複数の部材を合体後、放置しておけば硬化が進行する。硬化速度を大きくしたい場合には加湿することが有効である。また、本発明の硬化性液状シリコーン系接着剤が付加反応硬化型液状シリコーン系接着剤の場合、23~150℃の温度において付加反応により硬化するので、複数の部材を合体後、放置又は加熱すれば硬化が進行する。
上記接合部材としては、エンジン、トランスミッション、ECUやPCUなどの自動車部品、スマートフォン、タブレット、液晶、バッテリーなどの電気・電子部品等を例示することができ、自動車部品、電気・電子部品であることが好ましい。
上記接合部材は、通常使用時にはある程度の接着力で接合されていて、加熱後に部材の分離が可能な程度に接着力が低下する易解体性の接合部材であることが好ましい。具体的には、上記接合部材の初期せん断接着力が1.2MPa以上、特には1.5MPa以上であることが好ましく、該接合部材を180℃以上にて3時間加熱後のせん断接着力が1MPa以下であることが好ましい。このせん断接着力はJIS K6850に規定する方法に準じて測定した値である。なお、初期及び加熱後のせん断接着力を上記範囲とするためには、硬化性液状シリコーン系接着剤の組成を上述した特定範囲の組成とすることにより達成できる。
本発明の接合部材の解体方法は、接合部材の接着部材である硬化性液状シリコーン系接着剤を硬化させてなる硬化物(接着性シリコーンゴム硬化物)を160℃以上、好ましくは180℃以上で、かつ解体する部材の耐熱温度未満の温度になるように、1分間以上、好ましくは5分間~5時間、より好ましくは10分間~3時間加熱後、室温まで冷却し、これに手で力を加えるか、スクレーパーなどの器具を使用して金属製の部材同士を剥離させることにより接合部材を解体することができる。
分子鎖両末端が水酸基で封鎖され、粘度が700mPa・sのジメチルポリシロキサン100質量部、平均粒子径が10μmであり、表面が未処理の水酸化アルミニウム120質量部、煙霧質シリカ4質量部、ビニルトリメトキシシラン6質量部、3-アミノプロピルトリエトキシシラン1質量部、及びジオクチルスズジネオデカノエート0.2質量部を均一に混ぜ、組成物1(水酸化アルミニウム含有量:52.1質量%)を得た。また、この組成物を23℃/50%RHにて7日間養生することにより得られた硬化物のJIS K6253のデュロメータータイプA硬度は62であった。
分子鎖両末端がトリメトキシシリル基で封鎖され、粘度が30,000mPa・sのジメチルポリシロキサン80質量部、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖され、粘度が100mPa・sのジメチルポリシロキサン20質量部、平均粒子径が10μmであり、表面が未処理の水酸化アルミニウム120質量部、煙霧質シリカ4質量部、ビニルトリメトキシシラン4質量部、3-アミノプロピルトリエトキシシラン1質量部、及びジオクチルスズジネオデカノエート0.2質量部を均一に混ぜ、組成物2(水酸化アルミニウム含有量:52.4質量%)を得た。また、この組成物を23℃/50%RHにて7日間養生することにより得られた硬化物のJIS K6253のデュロメータータイプA硬度は38であった。
分子鎖両末端が水酸基で封鎖され、粘度が700mPa・sのジメチルポリシロキサン100質量部、平均粒子径が10μmであり、表面が未処理の水酸化アルミニウム220質量部、煙霧質シリカ4質量部、ビニルトリメトキシシラン7.5質量部、3-アミノプロピルトリエトキシシラン1質量部、及びジオクチルスズジネオデカノエート0.2質量部を均一に混ぜ、組成物3(水酸化アルミニウム含有量:66.1質量%)を得た。また、この組成物を23℃/50%RHにて7日間養生することにより得られた硬化物のJIS K6253のデュロメータータイプA硬度は85であった。
基材(金属製部材)として幅25mm、長さ100mmのアルミニウム製基材(耐熱温度:260℃以上)を2枚使用し、硬化性液状シリコーン系接着剤として上記組成物1~3のいずれかを使用し、接着厚みが0.5mm、接着面積が2.5cm2になるように2枚のアルミニウム基材を貼り合わせ、23℃/50%RHにて7日間養生することによって、硬化性液状シリコーン系接着剤の硬化物(接着性シリコーンゴム硬化物)で2枚のアルミニウム基材同士が接合された接合部材を作製した。
上記で作製した接合部材を用いて、下記に示す評価方法により接着力、発泡の有無、解体性の評価を行った。これらの結果を表1に示す。
(1)接着力(初期)
上記で作製した接合部材を用いて金属製部材に対する接着性シリコーンゴム硬化物のせん断接着力(初期)をJIS K6850に規定する方法に準じて測定した。
上記で作製した接合部材を、表1に示す所定の温度に設定したシーズヒーターを使用した恒温器に3時間放置し、加熱した。
加熱後、室温になるまで冷却し、金属製部材に対する接着性シリコーンゴム硬化物のせん断接着力(加熱後)を(1)と同様の方法により測定した。
(2)接着力(加熱後)の評価後、それぞれ所定の加熱温度下における加熱後の接着力を測定した接合部材の試験片を目視により観察し、気泡が発生しているものを○、発泡していないものを×として評価した。
(3)発泡の有無の評価後、それぞれ所定の加熱温度下における加熱後の接着力を測定した接合部材の試験片を用いて、解体性を評価した。スクレーパーにより金属製部材から接着性シリコーンゴム硬化物が容易に剥離できたものを○、剥離できるが力を掛ける必要があったものを△、剥離できなかったものを×とした。
一方、比較例1のように、硬化性液状シリコーン系接着剤の硬化物(接着性シリコーンゴム硬化物)の加熱温度が150℃では、水酸化アルミニウムが分解しないため、解体性は得られない。即ち、加熱後においても接着性シリコーンゴム硬化物(接着部材)の接着力はほとんど変化しておらず、耐熱性(接着性)を維持しているため、金属製の接合部材を解体することはできなかった。
また、実施例4では、硬化性液状シリコーン系接着剤の硬化物(接着性シリコーンゴム硬化物)の加熱温度が180℃であり、水酸化アルミニウムが分解して接着力は低下するものの、水酸化アルミニウムを比較的多量に含有していることから硬さが高くなるため発泡が見られず、解体するのに力を掛ける必要があった。
Claims (12)
- 水酸化アルミニウムを35~70質量%含有する硬化性液状シリコーン系接着剤を硬化させてなる硬化物で複数の部材同士が接合された接合部材について、該硬化物を160℃以上で1分間以上加熱することにより、前記複数の部材同士を分離して接合部材を解体する工程を含む接合部材の解体方法。
- 硬化性液状シリコーン系接着剤が縮合硬化型液状シリコーン系接着剤又は付加硬化型液状シリコーン系接着剤のいずれかである請求項1記載の接合部材の解体方法。
- 接合部材が180℃以上の耐熱性を有する金属製部材及び有機樹脂製部材から選ばれる同一又は異種の複数の部材同士が接合されたものである請求項1又は2記載の接合部材の解体方法。
- 接合された複数の部材のうち少なくとも1個が金属製部材である請求項3に記載の接合部材の解体方法。
- 加熱方法がジュール熱を利用した抵抗加熱方法である請求項1~4のいずれか1項に記載の接合部材の解体方法。
- 加熱温度が160℃以上で、かつ解体する部材の耐熱温度未満である請求項1~5のいずれか1項に記載の接合部材の解体方法。
- 上記硬化性液状シリコーン系接着剤における水酸化アルミニウムの含有量が35~65質量%である請求項1~6のいずれか1項に記載の接合部材の解体方法。
- 上記接合部材の解体が人手又はスクレーパーにより前記複数の部材から硬化性液状シリコーン系接着剤の硬化物を剥離する工程を含むものである請求項1~7のいずれか1項に記載の接合部材の解体方法。
- 上記接合部材が使用環境温度150℃以下で前記複数の部材の接合状態が維持されるものである請求項1~8のいずれか1項に記載の接合部材の解体方法。
- 接合部材が自動車部品又は電気・電子部品である請求項1~9のいずれか1項に記載の接合部材の解体方法。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の接合部材の解体方法に用いられる接合部材。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の接合部材の解体方法に用いられる下記(A)~(E)成分を含有する易解体性の縮合硬化型液状シリコーン系接着剤。
(A)水酸化アルミニウム:全体量の35~70質量%、
(B)ケイ素原子に結合した水酸基及び/又は加水分解性シリル基で分子鎖両末端が封鎖された直鎖状ジオルガノポリシロキサン:100質量部、
(C)ケイ素原子に結合した加水分解性基を分子中に3個以上有する加水分解性オルガノシラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合物:0.1~40質量部、
(D)硬化触媒:0.001~20質量部、及び
(E)シランカップリング剤:0.05~20質量部。
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