JP2024060412A - 接着方法、積層体の製造方法および2成分型接着剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】初期接着力に優れる接着方法、積層体の製造方法および、その接着方法またはその積層体の製造方法に用いられる2成分型接着剤を提供すること。【解決手段】接着方法および積層体の製造方法は、被着体1およびガラス基材2をそれぞれ準備する第1工程と、被着体1の厚み方向一方面に、接着層3を形成する第2工程と、接着層3の厚み方向一方面に、プライマー層4を形成する第3工程と、ガラス基材2の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水する第4工程と、プライマー層4の厚み方向一方面に、水性洗浄剤によって保水されたガラス基材2の厚み方向他方面を接触させて、被着体1およびガラス基材2を接着する第5工程を備える。プライマー層4は、第1シランカップリング剤を含む。水性洗浄剤は、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む。【選択図】図1
Description
本発明は、接着方法、積層体の製造方法および2成分型接着剤に関する。
従来、ガラスと有機材料からなる被着体とを接着する際には、ガラスの接着性を向上させる観点から、ガラスの表面に、シランカップリング剤を含むガラスプライマーを塗布して、プライマー層を形成し、プライマー層を介して、ガラスと被着体とを接着させる方法が知られている。
詳しくは、シランカップリング剤は、その分子中に無機材料(具体的には、ガラス)と化学結合する無機反応性基と、有機材料(具体的には、被着体)と化学結合する有機反応性基とを有する有機ケイ素化合物である。
シランカップリング剤における無機反応性基としては、例えば、アルコキシ基が挙げられる。アルコキシ基は、空気中の水分と反応して加水分解することによって、シラノール化し、そのシラノール基とガラスの表面とが結合(シロキサン結合)する。
一方、シランカップリング剤における有機反応性基は、被着体と結合する。これにより、シランカップリング剤を含むプライマー層を介して、ガラスと被着体とを接着させることができる。
また、上記した方法では、ガラスおよび被着体のうち、ガラス側にプライマー層を配置するが、作業効率を向上させる観点から、被着体側にプライマー層を配置することも検討されている。
具体的には、被着体の表面に、アクリルフォームテープ(両面テープ)と、シランカップリング剤を含むプライマー層とを順に配置し、プライマー層を介して、ガラスと被着体とを接着させる方法が提案されている(例えば、下記非特許文献1参照。)。
3M Automotive Products Technical Date Sheet 3MTM Adhesion Promoter プライマー G-200 カタログ、スリーエム ジャパン株式会社、2014年11月
一方、上記シラノール化における加水分解は、アルコキシ基と空気中の水分との反応によるため、その加水分解速度は遅くなる。そのため、初期接着力が低くなるという不具合がある。
本発明は、初期接着力に優れる接着方法、積層体の製造方法、および、その接着方法またはその積層体の製造方法に用いられる2成分型接着剤を提供する。
本発明[1]は、被着体およびガラス基材をそれぞれ準備する第1工程と、前記被着体の厚み方向一方面に、接着層を形成する第2工程と、前記接着層の厚み方向一方面に、プライマー層を形成する第3工程と、前記ガラス基材の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水する第4工程と、前記プライマー層の厚み方向一方面に、前記水性洗浄剤によって保水された前記ガラス基材の厚み方向他方面を接触させて、前記被着体およびガラス基材を接着する第5工程を備え、前記プライマー層は、第1シランカップリング剤を含み、前記水性洗浄剤は、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む、接着方法である。
本発明[2]は、被着体およびガラス基材をそれぞれ準備する第1工程と、前記被着体の厚み方向一方面に、接着層を形成する第2工程と、前記接着層の厚み方向一方面に、プライマー層を形成する第3工程と、前記ガラス基材の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水する第4工程と、前記プライマー層の厚み方向一方面に、前記水性洗浄剤によって保水された前記ガラス基材の厚み方向他方面を接触させて、前記被着体およびガラス基材を接着する第5工程を備え、前記プライマー層は、第1シランカップリング剤を含み、前記水性洗浄剤は、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む、積層体の製造方法である。
本発明[3]は、上記[1]に記載の接着方法または上記[2]に記載の積層体の製造方法に用いられる2成分型接着剤であって、第1シランカップリング剤を含むプライマー組成物と、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む水性洗浄剤とを備える、2成分型接着剤を含んでいる。
本発明の接着方法および本発明の積層体の製造方法では、第4工程において、ガラス基材の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水し、第5工程において、プライマー層の厚み方向一方面に、水性洗浄剤によって保水されたガラス基材の厚み方向他方面を接触させて、被着体およびガラス基材を接着する。
そのため、この接着方法および積層体の製造方法によれば、予め、ガラス基材の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水するので、第1シランカップリング剤の加水分解が促進されるため、被着体およびガラス基材の接着において、初期接着力を向上させることができる。
しかも、この接着方法およびこの積層体の製造方法では、水性洗浄剤は、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む。そのため、初期接着力を向上できる。
本発明の2成分型接着剤は、第1シランカップリング剤を含むプライマー組成物と、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む水性洗浄剤とを備える。
そのため、この2成分型接着剤によれば、被着体およびガラス基材の接着において、初期接着力を向上させることができる。
1.接着方法および積層体の製造方法
本発明の接着方法および本発明の積層体の製造方法の一実施形態について、図1A~図1Dを参照して、詳述する。
本発明の接着方法および本発明の積層体の製造方法の一実施形態について、図1A~図1Dを参照して、詳述する。
図1A~図1Dにおいて、紙面上下方向は、上下方向(厚み方向)である。また、紙面上側が、上側(厚み方向一方側)、紙面下側が、下側(厚み方向他方側)である。また、紙面左右方向および奥行き方向は、上下方向に直交する面方向である。具体的には、各図の方向矢印に準拠する。
接着方法および積層体の製造方法は、被着体1およびガラス基材2をそれぞれ準備する第1工程と、被着体1の厚み方向一方面に、接着層3を形成する第2工程と、接着層3の厚み方向一方面に、プライマー層4を形成する第3工程と、ガラス基材2の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水する第4工程と、プライマー層4の厚み方向一方面に、水性洗浄剤によって保水されたガラス基材2の厚み方向他方面を接触させて、被着体1およびガラス基材2を接着する第5工程を備える。
<第1工程>
第1工程では、図1Aに示すように、被着体1およびガラス基材2をそれぞれ準備する。
第1工程では、図1Aに示すように、被着体1およびガラス基材2をそれぞれ準備する。
被着体1は、特に限定されない。被着体1としては、例えば、金属フィルムおよび高分子フィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム))が挙げられる。
なお、図1A~図1Dにおいて、被着体1は、平板形状を有するが、被着体1の形状は、特に限定されず、被着体1の種類によって、種々の形状が選択される。
ガラス基材2は、平板形状を有する。
ガラス基材2は、可撓性を有し、透明なガラスから形成されている。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、および、アルミノケイ酸ガラスが挙げられる。
ガラス基材2の厚みは、特に限定されないが、例えば、10μm以上、また、例えば、500μm以下である。
<第2工程>
第2工程では、図1Bに示すように、被着体1の厚み方向一方面に、接着層3を形成する。
第2工程では、図1Bに示すように、被着体1の厚み方向一方面に、接着層3を形成する。
接着層3は、第1シランカップリング剤および第2シランカップリング剤における有機反応性基(後述)と化学結合可能な層である。
被着体1の厚み方向一方面に、接着層3を形成する方法としては、例えば、被着体1の厚み方向一方面に、公知の両面テープを貼り付ける方法、および、被着体1の厚み方向一方面に、公知の接着剤を塗布する方法が挙げられる。被着体1の厚み方向一方面に、接着層3を形成する方法として、好ましくは、被着体1の厚み方向一方面に、公知の両面テープを貼り付ける方法が挙げられる。このような場合には、接着層3は、公知の両面テープからなる。
両面テープは、市販品を用いることもできる。具体的には、両面テープとして、FT5412(3M製)が挙げられる。
接着層3の厚みは、例えば、1μm以上、また、例えば、50μm以下である。
<第3工程>
第3工程では、図1Cに示すように、接着層3の厚み方向一方面に、プライマー層4を形成する。
第3工程では、図1Cに示すように、接着層3の厚み方向一方面に、プライマー層4を形成する。
接着層3の厚み方向一方面に、プライマー層4を形成するには、例えば、接着層3の厚み方向一方面に、プライマー組成物を塗布し、必要により、乾燥させる。
プライマー組成物は、第1シランカップリング剤を含む。プライマー組成物は、好ましくは、第1シランカップリング剤からなる。
第1シランカップリング剤は、その分子中に無機材料(具体的には、ガラス基材2)と化学結合する無機反応性基と、接着層3と化学結合する有機反応性基とを有する有機ケイ素化合物である。
無機反応性基として、例えば、アルコキシ基が挙げられる。アルコキシ基として、例えば、炭素数1~4のアルコキシ基が挙げられる。炭素数1~4のアルコキシ基として、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、イソプロポキシ基、および、イソブトキシ基が挙げられる。
有機反応性基として、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、アミノ基、および、メルカプト基が挙げられる。
このような第1シランカップリング剤として、具体的には、イソシアネート基含有アルコキシシラン、エポキシ基含有アルコキシシラン、アミノ基含有アルコキシシラン、および、メルカプト基含有アルコキシシランが挙げられる。
第1シランカップリング剤は、接着層3の種類によって、適宜選択される。
第1シランカップリング剤は、単独使用または2種以上を併用することができる。
また、プライマー組成物は、公知の溶剤(例えば、イソプロピルアルコール)によって、希釈することもできる。
接着層3の厚み方向一方面に、プライマー組成物を塗布する方法は、特に限定されず、例えば、バーコーダ―法、グラビアコーター法およびスプレー塗布法が挙げられる。
これにより、接着層3の厚み方向一方面に、プライマー層4を形成する。
このようなプライマー層4は、第1シランカップリング剤を含むプライマー組成物から形成されている。そのため、プライマー層4は、第1シランカップリング剤を含む。
そして、詳しくは後述するが、プライマー層4において、第1シランカップリング剤のほとんどは、シラノール化されていない。
なお、第1シランカップリング剤が、シラノール化されているか否かの判断は、IR測定により確認することができる(以下同様)。
プライマー層4の厚みは、例えば、1μm以上、また、例えば、50μm以下である。
<第4工程>
第4工程では、ガラス基材2の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水する。
第4工程では、ガラス基材2の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水する。
水性洗浄剤は、シラノール化された第2シランカップリング剤と水とを含む。
第2シランカップリング剤としては、例えば、上記第1シランカップリング剤と同様のシランカップリング剤が挙げられる。
第1シランカップリング剤および第2シランカップリング剤は、互いに同一または相異なる。好ましくは、第1シランカップリング剤および第2シランカップリング剤は、相異なる。
また、第2シランカップリング剤は、水性洗浄剤中の水によって、ガラス基材2の厚み方向他方面の保水時には、シラノール化されている。これにより、初期接着力をより一層向上させることができる。
第2シランカップリング剤は、単独使用または2種以上を併用することができる。
第2シランカップリング剤の配合割合は、水性洗浄剤に対して、例えば、1質量%以上、また、例えば、10質量%以下である。
また、水性洗浄剤は、好ましくは、界面活性剤を含む。
界面活性剤は、濡れ性を向上させるための成分である。界面活性剤として、例えば、シリコーン系界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤の配合割合は、水性洗浄剤に対して、例えば、1質量%以上、また、例えば、10質量%以下である。
界面活性剤は、単独使用または2種以上を併用することができる。
そして、ガラス基材2の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水するには、例えば、水性洗浄剤を用いて、ガラス基材2の厚み方向他方面をウェット洗浄する。
これにより、ガラス基材2の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水する。
ガラス基材2の厚み方向他方面が、水性洗浄剤で保水されることによって、第1シランカップリング剤のシラノール化が促進される。その結果、初期接着力が向上する。
<第5工程>
第5工程では、図1Dに示すように、プライマー層4の厚み方向一方面に、水性洗浄剤によって保水されたガラス基材2の厚み方向他方面を接触させて、被着体1およびガラス基材2を接着し、その後、必要により、エージングする。
第5工程では、図1Dに示すように、プライマー層4の厚み方向一方面に、水性洗浄剤によって保水されたガラス基材2の厚み方向他方面を接触させて、被着体1およびガラス基材2を接着し、その後、必要により、エージングする。
エージング条件として、エージング温度は、例えば、20℃以上、また、例えば、40℃以下である。エージング湿度は、例えば、30%以上、また、例えば、70%以下である。エージング時間は、例えば、10分以上、また、例えば、100時間以下である。
とりわけ、エージング時間について、この接着方法およびこの積層体の製造方法によれば、被着体1およびガラス基材2の接着において、初期接着力を向上させることができるため、エージング時間が、短くても(例えば、6時間以下であっても)、接着力を向上できる。
これにより、被着体1およびガラス基材2を接着するとともに、積層体10を製造する。
そして、得られた積層体10は、被着体1と接着層3とプライマー層4とガラス基材2とを厚み方向一方側に向かって順に備える。
このような積層体10は、例えば、自動車、鉄道車両および住宅設備の分野に用いられる各種部品に好適に用いることができる。
2.2成分型接着剤
2成分型接着剤は、第1シランカップリング剤を含むプライマー組成物と、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む水性洗浄剤とを備える。
2成分型接着剤は、第1シランカップリング剤を含むプライマー組成物と、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む水性洗浄剤とを備える。
詳しくは、上記した接着方法および上記した積層体の製造方法において、第3工程におけるプライマー組成物と、第4工程における水性洗浄剤とが、2成分型接着剤を構成する。つまり、2成分型接着剤は、被着体1およびガラス基材2を含まず、単独で流通し、産業上利用可能なキットである。
このような2成分型接着剤によれば、被着体1およびガラス基材2の接着において、初期接着力を向上させることができる。
3.作用効果
この接着方法およびこの積層体の製造方法では、第4工程において、ガラス基材2の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水し、第5工程において、プライマー層4の厚み方向一方面に、水性洗浄剤によって保水されたガラス基材2の厚み方向他方面を接触させて、被着体1およびガラス基材2を接着する。
この接着方法およびこの積層体の製造方法では、第4工程において、ガラス基材2の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水し、第5工程において、プライマー層4の厚み方向一方面に、水性洗浄剤によって保水されたガラス基材2の厚み方向他方面を接触させて、被着体1およびガラス基材2を接着する。
そのため、被着体1およびガラス基材2の接着において、初期接着力を向上させることができる。
詳しくは、第1シランカップリング剤における無機反応性基(好ましくは、アルコキシ基)は、空気中の水分と反応して加水分解することによって、シラノール化し、そのシラノール基とガラス基材2の表面とが結合(シロキサン結合)する。
一方、第1シランカップリング剤における有機反応性基は、接着層3と結合する。これにより、シランカップリング剤を含むプライマー層4を介して、ガラス基材2と被着体1とを接着させることができる。
しかし、上記シラノール化における加水分解は、無機反応性基(好ましくは、アルコキシ基)と空気中の水分との反応によるため、その加水分解速度は遅くなる。具体的には、第3工程の直後において、プライマー層4における第1シランカップリング剤のほとんどは、シラノール化されていない。そのため、初期接着力が低くなる。
これに対して、この接着方法およびこの積層体の製造方法では、第4工程において、ガラス基材2の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水し、第5工程において、プライマー層4の厚み方向一方面に、水性洗浄剤によって保水されたガラス基材2の厚み方向他方面を接触させて、被着体1およびガラス基材2を接着する。
ガラス基材2の厚み方向他方面は、水性洗浄剤によって保水されているため、第1シランカップリング剤の上記加水分解が促進される。これにより、初期接着力を向上できる。
しかも、この接着方法およびこの積層体の製造方法では、水性洗浄剤は、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む。つまり、水性洗浄剤は、予め、加水分解された第2シランカップリング剤を含むため、初期接着力を向上できる。
次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「%」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
<被着体とガラス基材との接着、および、積層体の製造>
実施例1
[第1工程]
被着体(PETフィルム)と、ガラス基材とを準備した。
実施例1
[第1工程]
被着体(PETフィルム)と、ガラス基材とを準備した。
[第2工程]
被着体の厚み方向一方面に両面テープ(商品名「FT5412」、3M製)を貼り付けた。これにより、被着体の厚み方向一方面に、接着層を形成した。
被着体の厚み方向一方面に両面テープ(商品名「FT5412」、3M製)を貼り付けた。これにより、被着体の厚み方向一方面に、接着層を形成した。
[第3工程]
接着層の厚み方向一方面に、第1シランカップリング剤(3-(トリメトキシシリル)プロピルグリシジルエーテル)を含むプライマー組成物(イソプロピルアルコール溶液(商品名「プライマーG200」、3M製))を塗布し、乾燥させた。これにより、接着層の厚み方向一方面に、プライマー層を形成した。
接着層の厚み方向一方面に、第1シランカップリング剤(3-(トリメトキシシリル)プロピルグリシジルエーテル)を含むプライマー組成物(イソプロピルアルコール溶液(商品名「プライマーG200」、3M製))を塗布し、乾燥させた。これにより、接着層の厚み方向一方面に、プライマー層を形成した。
[第4工程]
ガラス基材の厚み方向他方面を、シラノール化された第2シランカップリング剤(アミン系シランカップリング剤)、界面活性剤および水を含む水性洗浄剤(商品名「SC241」、サンスター社製)を用いて、ガラス基材2の厚み方向他方面をウェット洗浄した。これにより、ガラス基材の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水した。
ガラス基材の厚み方向他方面を、シラノール化された第2シランカップリング剤(アミン系シランカップリング剤)、界面活性剤および水を含む水性洗浄剤(商品名「SC241」、サンスター社製)を用いて、ガラス基材2の厚み方向他方面をウェット洗浄した。これにより、ガラス基材の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水した。
[第5工程]
プライマー層の厚み方向一方面に、水性洗浄剤によって保水されたガラス基材の厚み方向他方面を接触させた。これにより、被着体とガラス基材とを接着するとともに、積層体を得た。
プライマー層の厚み方向一方面に、水性洗浄剤によって保水されたガラス基材の厚み方向他方面を接触させた。これにより、被着体とガラス基材とを接着するとともに、積層体を得た。
比較例1
実施例1と同様の手順に基づいて、被着体とガラス基材とを接着し、積層体を得た。但し、比較例1では、第3工程を実施しなかった。
実施例1と同様の手順に基づいて、被着体とガラス基材とを接着し、積層体を得た。但し、比較例1では、第3工程を実施しなかった。
比較例2
実施例1と同様の手順に基づいて、被着体とガラス基材とを接着し、積層体を得た。但し、比較例2では、第4工程を実施しなかった。
実施例1と同様の手順に基づいて、被着体とガラス基材とを接着し、積層体を得た。但し、比較例2では、第4工程を実施しなかった。
<評価>
[剥離強度]
各実施例および各比較例の積層体について、80℃雰囲気下で、万能引張測定装置を用いて、クロスヘッド速度50mm/分にて、180°剥離試験を実施して、被着体から、ガラス基材を剥離し、剥離強度を測定した。
[剥離強度]
各実施例および各比較例の積層体について、80℃雰囲気下で、万能引張測定装置を用いて、クロスヘッド速度50mm/分にて、180°剥離試験を実施して、被着体から、ガラス基材を剥離し、剥離強度を測定した。
また、測定は、23℃、湿度50%の条件下におけるエージング時間を、20分、3時間、6時間、24時間および72時間とする積層体に対して、それぞれ実施した。その結果を、表1および図2に示す。
なお、表1において、「AF」は、ガラス基材とプライマー層との間の界面剥離を意味し、「CF」は、接着層の凝集破壊を意味する。
また、図1において、「〇」、「△」および「□」は、「AF」を意味し、「●」は、「CF」を意味する。
<考察>
図2によれば、第3工程および第4工程を実施した実施例1は、第3工程を実施しなかった比較例1および第4工程を実施しなかった比較例2に比べて、エージング時間20分から6時間まで間に、剥離力が大きく向上している。このことから、実施例1は、比較例1および比較例2に比べて、初期接着力に優れるとわかる。
図2によれば、第3工程および第4工程を実施した実施例1は、第3工程を実施しなかった比較例1および第4工程を実施しなかった比較例2に比べて、エージング時間20分から6時間まで間に、剥離力が大きく向上している。このことから、実施例1は、比較例1および比較例2に比べて、初期接着力に優れるとわかる。
1 被着体
2 ガラス基材
3 接着層
4 プライマー層
10 積層体
2 ガラス基材
3 接着層
4 プライマー層
10 積層体
Claims (3)
- 被着体およびガラス基材をそれぞれ準備する第1工程と、
前記被着体の厚み方向一方面に、接着層を形成する第2工程と、
前記接着層の厚み方向一方面に、プライマー層を形成する第3工程と、
前記ガラス基材の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水する第4工程と、
前記プライマー層の厚み方向一方面に、前記水性洗浄剤によって保水された前記ガラス基材の厚み方向他方面を接触させて、前記被着体およびガラス基材を接着する第5工程を備え、
前記プライマー層は、第1シランカップリング剤を含み、
前記水性洗浄剤は、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む、接着方法。 - 被着体およびガラス基材をそれぞれ準備する第1工程と、
前記被着体の厚み方向一方面に、接着層を形成する第2工程と、
前記接着層の厚み方向一方面に、プライマー層を形成する第3工程と、
前記ガラス基材の厚み方向他方面を、水性洗浄剤で保水する第4工程と、
前記プライマー層の厚み方向一方面に、前記水性洗浄剤によって保水された前記ガラス基材の厚み方向他方面を接触させて、前記被着体およびガラス基材を接着する第5工程を備え、
前記プライマー層は、第1シランカップリング剤を含み、
前記水性洗浄剤は、シラノール化された第2シランカップリング剤を含む、積層体の製造方法。 - 請求項1に記載の接着方法または請求項2に記載の積層体の製造方法に用いられる2成分型接着剤であって、
第1シランカップリング剤を含むプライマー組成物と、
シラノール化された第2シランカップリング剤を含む水性洗浄剤とを備える、2成分型接着剤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022167773A JP2024060412A (ja) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | 接着方法、積層体の製造方法および2成分型接着剤 |
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JP2022167773A JP2024060412A (ja) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | 接着方法、積層体の製造方法および2成分型接着剤 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2024060412A true JP2024060412A (ja) | 2024-05-02 |
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JP2022167773A Pending JP2024060412A (ja) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | 接着方法、積層体の製造方法および2成分型接着剤 |
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-
2022
- 2022-10-19 JP JP2022167773A patent/JP2024060412A/ja active Pending
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