JP7272849B2

JP7272849B2 - 炭素繊維含有接着剤

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Publication number: JP7272849B2
Application number: JP2019074774A
Authority: JP
Inventors: 幸太郎辻; 宏明林; 達志神谷; 規行平光; 赳彦大窪; 希望鈴木; 正樹北條; 貴之日下
Original assignee: Tsuchiya KK
Current assignee: Tsuchiya KK
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2039-04-10
Also published as: JP2020172586A

Description

本発明は、接着剤吐出装置からの吐出が可能な、強化繊維としての炭素繊維を含む接着剤に関する。

従来から、金属、ガラス、プラスチック等の材料を接着するため、あるいは電子部品用の封止材等として、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂組成物が、主に２液型の接着剤として幅広く利用されている（例えば特許文献１を参照）。
また、金属、ガラス、プラスチック等の材料の接着に加えて、構造材としての機能も兼ねた熱硬化性樹脂含有接着剤が、自動車、風車、建造物、航空・宇宙、スポーツ用途等に幅広く使用されている（例えば特許文献２を参照）。構造用接着剤の成分である熱硬化性樹脂として、強度や弾性率等の所望特性の観点や入手・使用の容易性から、エポキシ樹脂が汎用されている。このようなエポキシ樹脂を含む接着剤は２成分系（２液型）接着剤として利用されることが多い。

種々の工業分野では、構造用接着剤として、数百ミクロン以上の比較的大きな接着厚みの場合でも、ディスペンサーや２液カートリッジ型装置などの接着剤吐出装置からの吐出による効率的かつ容易な施工が可能であり、かつ硬化後において諸物性に優れた（特に高い弾性率を有する）接着剤のニーズが近年高まっている。しかし、接着剤の吐出装置からの吐出施工の可能性と、その硬化物における高い弾性率を含めた良好な物性とを両立させることは非常に困難である。

２液室温硬化型のエポキシ樹脂含有接着剤の例として、ナガセケムテックス社の「デナタイト２２０４」が挙げられる。製品パンフレットによれば、その引張せん断接着強さ（１００℃／３０分硬化の条件）は２３Ｎ／ｍｍ^２である等の物性データが示されている。
構造用接着剤の一例としては、３Ｍ社から２液室温硬化型のエポキシ樹脂含有接着剤である「Ｓｃｏｔｃｈ－ＷｅｌｄＥＰＸ」シリーズの製品「ＤＰ－４１０」が市販されており、製品パンフレットによれば、その引張せん断接着強さは３４ＭＰａである。また、構造用接着剤の他の例としては、Ｈｅｎｋｅｌ社からエポキシ接着剤として「ＥＡ１Ｃ」が市販されており、製品パンフレットによれば、その引張せん断接着強さは１２ＭＰａである。
しかし、これらの製品の弾性率については明らかにされておらず、可能な接着厚みの程度についても示されていない。
なお、公知の接着剤の硬化物は、一般的に、高くても５．６ＧＰａ程度の弾性率（ヤング率）を有する（例えばＬＯＲＤ社のＦｕｓｏｒ（登録商標）３８０ＮＳ／３８３ＮＳ接着剤についてのカタログｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｌｏｒｄ．ｃｏｍ／ｓｉｔｅｓ／ｄｅｆａｕｌｔ／ｆｉｌｅｓ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤａｔａＳｈｅｅｔ／ＤＳ３３８６＿Ｆｕｓｏｒ３８０ＮＳ－３８３ＮＳ．ｐｄｆ参照）。

他方、構造材としての繊維強化複合材料（例えばＦＲＣＭと称される）は、強度、弾性率等の良好な物性を有するため、金属代替材料として、主に自動車、風車、建造物、航空・宇宙、スポーツ用途等に幅広く使用されている。例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたいわゆるプリプレグは、硬化することで繊維方向に高い強度と剛性とを有し、構造物の必要物性に応じて柔軟な材料設計が可能であるため、多用途に用いられている。しかし、このようなプリプレグは、基材である繊維層を含む形で予め構造材としてシート状に形成されるものであり、吐出装置からの吐出施工を前提として設計される接着剤とは技術的に明確に区別される。

このように、数百ミクロン以上の比較的大きな接着厚みの場合における吐出施工の可能性と、硬化後の諸物性、特に高い弾性率とを両立させた接着剤は、従来技術において得られておらず、そのような接着剤が望まれている。

特開２０００－２０４２６３号公報特表２０１８－５１１６７０号公報

ＬＯＲＤ社のＦｕｓｏｒ（登録商標）３８０ＮＳ／３８３ＮＳ接着剤についてのカタログｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｌｏｒｄ．ｃｏｍ／ｓｉｔｅｓ／ｄｅｆａｕｌｔ／ｆｉｌｅｓ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤａｔａＳｈｅｅｔ／ＤＳ３３８６＿Ｆｕｓｏｒ３８０ＮＳ－３８３ＮＳ．ｐｄｆ

本発明の課題は、数百ミクロン以上（好ましくは１ｍｍ以上）の比較的大きな接着厚みの場合でも、ディスペンサーや２液カートリッジ型装置などの接着剤吐出装置からの吐出による効率的かつ容易な施工が可能であり、かつ硬化後に高い弾性率および耐熱性を有する接着剤を与えることである。

上記課題を解決するための本発明の諸態様は、以下のとおりである。
［１］．
主剤としての熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂の硬化剤、および強化繊維としての炭素繊維を含む樹脂組成物からなり、
前記強化繊維としての炭素繊維の含有量が、前記樹脂組成物の総質量に対して２０質量％以上である、
炭素繊維含有接着剤。
［２］．
前記主剤としての熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、および／または、前記強化繊維としての炭素繊維がミルド炭素繊維であり、このミルド炭素繊維の平均繊維長が４０μｍ～２００μｍである、上記［１］項に記載の炭素繊維含有接着剤。
［３］．
ガラス転移温度（Ｔｇ）が１１０℃以上であり、硬化後において、１０ＧＰａ以上の弾性率を有し、かつ厚み１．０ｍｍの接着厚みにて１０ＭＰａ以上の引張せん断接着強さを有する、上記［１］または［２］項に記載の炭素繊維含有接着剤。
［４］．
前記主剤としての熱硬化性樹脂を含む主剤組成物と、前記熱硬化性樹脂の硬化剤を含む硬化剤組成物との２液型接着剤である、上記［１］～［３］項のいずれか１項に記載の炭素繊維含有接着剤。
［５］．
吐出装置装填用の、上記［１］～［４］項のいずれか１項に記載の炭素繊維含有接着剤。
［６］．
炭素繊維含有接着剤の粘度が１０～６０００Ｐａ・ｓである、上記［１］～［５］項のいずれか１項に記載の炭素繊維含有接着剤。
［７］．
上記［１］～［６］項のいずれか１項に記載の炭素繊維含有接着剤を吐出装置から吐出させて、２つの被着体に挟んで配置すること、ならびに、加熱により前記熱硬化性樹脂および前記硬化剤を硬化させて、前記炭素繊維含有接着剤の硬化物を得ることを含む、前記２つの被着体および前記炭素繊維含有接着剤の硬化物を含む組立体を製造する方法。
［８］．
２つの被着体を接着するために炭素繊維含有接着剤を使用する方法であって、
当該方法は、この炭素繊維含有接着剤を吐出装置から吐出させて、２つの被着体に挟んで配置すること、ならびに、加熱により前記炭素繊維含有接着剤の硬化物を得ることを含み、
当該炭素繊維含有接着剤は、主剤としての熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂の硬化剤、および強化繊維としての炭素繊維を含む樹脂組成物からなり、
前記強化繊維としての炭素繊維の含有量は、前記樹脂組成物の総質量に対して２０質量％以上である、上記方法。

本発明によれば、数百ミクロン以上（好ましくは１ｍｍ以上）の比較的大きな接着厚みの場合でも、ディスペンサーや２液カートリッジ型装置などの接着剤吐出装置からの吐出による効率的かつ容易な施工が可能であり、かつ硬化後に高い弾性率および耐熱性を有する接着剤を得ることができる。
好ましくは、本発明によれば、ガラス転移温度（Ｔｇ）（１８０℃（２時間保持）の硬化条件下）が１１０℃以上（さらに好ましくは１３０℃以上）、硬化後において、１０ＧＰａ以上の弾性率、および、１．０ｍｍの接着厚みにて１０ＭＰａ以上の引張せん断接着強さのうち少なくとも１つ、好ましくは２つ以上の特性を備えた接着剤を得ることができる。

本発明は、主剤としての熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂の硬化剤、および強化繊維としての炭素繊維を含む樹脂組成物からなる、吐出装置からの吐出が可能な炭素繊維含有接着剤である。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤を構成する樹脂組成物に含まれる主剤としての熱硬化性樹脂としては、公知のいずれの熱硬化性樹脂も用いることができる。
そのような熱硬化性樹脂の例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド／トリアジン樹脂）、シアネートエステル樹脂、ベンゾキサジン樹脂等が例示できる。複数種の熱硬化性樹脂の混合物を用いることもできる。
これらの熱硬化性樹脂の中でも、接着剤硬化後の弾性率、耐熱性、強度等の機械的物性向上の観点から、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ＢＴ樹脂、シアネートエステル樹脂が好ましく用いられ、とりわけ、エポキシ樹脂は弾性率、耐熱性に優れる点で特に好適に用いられる。エポキシ樹脂は、特に限定されないが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が例示される。

樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂は、高い耐熱性を有することが望ましい。
そのガラス転移温度Ｔｇ（１８０℃（２時間保持）の硬化条件下）は、１１０℃以上であることが好ましく、１３０℃以上であることがより好ましく、１４０℃以上であることが更により好ましい。熱硬化性樹脂がこのような高い耐熱性を有することによって、炭素繊維含有接着剤の硬化物も高い耐熱性を有することができる。
なお、本明細書にて「硬化物」に言及するときの「硬化」は、炭素繊維含有接着剤を構成する樹脂組成物の流動が完全に停止した、いわゆる「Ｃステージ」又は「最終硬化」を指す。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤を構成する樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂の硬化剤としては、公知のいずれの硬化剤も用いることができる。
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いられる場合の硬化剤の例としては、ジシアンジアミド、芳香族ポリアミン、アミノ安息香酸エステル類、各種酸無水物、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ポリフェノール化合物、イミダゾール誘導体、脂肪族アミン、テトラメチルグアニジン、チオ尿素付加アミン、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物のようなカルボン酸無水物、カルボン酸ヒドラジド、カルボン酸アミド、ポリメルカプタンおよび三フッ化ホウ素エチルアミン錯体のようなルイス酸錯体などが挙げられる。
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いられる場合の硬化剤の典型例として、ジシアンジアミドとイミダゾール類との併用（混合物）が挙げられる。
樹脂組成物における熱硬化性樹脂の硬化剤の含有量は、特に限定されないが、主剤としての熱硬化性樹脂１００質量部に対して、例えば１０質量部～３００質量部であってよく、好ましくは２０質量部～２５０質量部であってよく、さらに好ましくは３０質量部～２００質量部であってよい。硬化剤の含有量が熱硬化性樹脂１００質量部に対して１０質量部～３００質量部であることによって、十分に硬化反応が起こり、高い弾性率および耐熱性を備えた硬化物を得ることがより容易になる。
なお、ここでの樹脂組成物における硬化剤の含有量（熱硬化性樹脂に対する割合）の例示は、２液型接着剤の態様においても同様に適用される。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤を構成する樹脂組成物に含まれる強化繊維としての炭素繊維は、その形態やサイズについて特に限定されず、公知のいずれのものも使用することができる。
強化繊維としての炭素繊維は、ＰＡＮ系、ピッチ系のいずれであってもよい。このような炭素繊維の形状は、特に限定されないが、例えば、短繊維形状のものや、炭素ミルドファイバーと称されるものが挙げられる。これらの炭素繊維の中でも、入手容易性から市販の炭素ミルドファイバーが典型的に用いられる。炭素ミルドファイバーの平均繊維長は、特に限定されないが、例えば４０μｍ～１８０μｍであってよく、好ましくは５０μｍ～１５０μｍであってよい。炭素ミルドファイバーの平均繊維長が４０μｍ～１８０μｍ（好ましくは５０μｍ～１５０μｍ）であることによって、ディスペンサーや２液カートリッジ型装置などの接着剤吐出装置からの吐出時に詰まりのない効率的な施工が可能になり、また、高い弾性率を有する硬化物を与える接着剤を得ることができる。
炭素ミルドファイバーの一例としては、東レ株式会社から入手されるトレカ（登録商標）ミルドファイバー、日本ポリマー産業株式会社から入手されるＣＦＭＰシリーズ、日本グラファイトファイバー株式会社から入手されるＨＣ－６００シリーズ等が挙げられる。

ここでの炭素ミルドファイバーの平均繊維長（重量平均繊維長）は、例えば以下のように求めることができる。
光学顕微鏡にて５０～１００倍に拡大した炭素ミルドファイバーの画像を観察し、無作為に選んだ１，０００本の長さを測定し、その測定値（ｍｍ）（小数点２桁が有効数字）を用いて以下の式１または式２に基づき計算することができる。
重量平均繊維長（Ｌ_ｗ）＝Σ（Ｗ_ｉ×Ｌ_ｉ）／ΣＷ_ｉ＝Σ（π×ｒ_ｉ ^２×Ｌ_ｉ×ρ×ｎ_ｉ×Ｌ_ｉ）／Σ（π×ｒ_ｉ ^２×Ｌ_ｉ×ρ×ｎ_ｉ）・・・（式１）
式中、Ｌ_ｉ、ｎ_ｉ、Ｗ_ｉ、ｒ_ｉ、ρ、πは、それぞれ以下を意味し、炭素繊維の断面形状を繊維径ｒ_ｉの真円と近似すると想定する。
Ｌ_ｉ：炭素繊維の繊維長、ｎ_ｉ：繊維長Ｌ_ｉの炭素繊維の本数、Ｗ_ｉ：繊維長Ｌ_ｉの炭素繊維の重量、ｒ_ｉ：繊維長Ｌ_ｉの炭素繊維の繊維径、ρ：炭素繊維の密度、π：円周率
繊維径ｒ_ｉおよび密度ρが一定である場合には、上式１は次の通りに近似されることになり、以下の式２により重量平均繊維長を求めることができる。
重量平均繊維長（Ｌ_ｗ）＝Σ（Ｌ_ｉ ^２×ｎ_ｉ）／Σ（Ｌ_ｉ×ｎ_ｉ）・・・（式２）

樹脂組成物に含まれる強化繊維としての炭素繊維の含有量は、樹脂組成物の総質量に対して２０質量％以上である。
炭素繊維の含有量が樹脂組成物の総質量に対して２０質量％以上であることによって、ディスペンサーや２液カートリッジ型装置などの接着剤吐出装置からの吐出による施工が容易になり、かつ硬化後に高い弾性率および耐熱性、ならびに改善された強度を有する接着剤を得ることができる。
炭素繊維の含有量は、樹脂組成物の総質量に対して、より好ましくは２５質量％以上であってよい。
また、炭素繊維の含有量の上限は、特に限定されないが、例えば、樹脂組成物の総質量に対して７０質量％以下であってよい（これを超える上限を採り得ることを妨げるものではない）。

また、樹脂組成物に含まれる強化繊維としての炭素繊維のＶｆ（体積含有率）は、１０％以上であってよい。
樹脂組成物に含まれる強化繊維としての炭素繊維のＶｆが１０％以上であることによって、ディスペンサーや２液カートリッジ型装置などの接着剤吐出装置からの吐出による施工が容易になり、かつ硬化後に高い弾性率および耐熱性、ならびに改善された強度を有する接着剤を得ることができる。
樹脂組成物に含まれる強化繊維としての炭素繊維のＶｆは、より好ましくは１５％以上であってよい。
また、樹脂組成物に含まれる強化繊維としての炭素繊維のＶｆの上限は、特に限定されないが、例えば５０％以下であってよい（これを超える上限を採り得ることを妨げるものではない）。

炭素繊維含有接着剤の粘度は、２５℃にて、好ましくは１０～６０００Ｐａ・ｓであり、さらに好ましくは１００～４５００Ｐａ・ｓであり、更により好ましくは１００～２０００Ｐａ・ｓであってよい。炭素繊維含有接着剤の粘度は、２５℃にて、レオメータを使用し、ずり速度１ｓ^－１で測定された値を指す。レオメータとしては、例えばＴＡインスルツルメント社製のＡＲ２０００を使用することができる。
炭素繊維含有接着剤の粘度が、２５℃にて、１０～６０００Ｐａ・ｓであることによって、樹脂組成物において炭素繊維の沈降が抑制されると共に、ディスペンサーや２液カートリッジ型装置などの接着剤吐出装置からの吐出による施工が容易になり、被着体のエッジ面や垂直面に対する液垂れが防止され得る。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤は、吐出装置からの吐出が可能である限り、１液型接着剤であっても、２液型接着剤であってもよい。
炭素繊維含有接着剤が１液型接着剤の場合は、主剤としての熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂の硬化剤、および強化繊維としての炭素繊維を含む樹脂組成物は、一体の組成物を構成する。一方、炭素繊維含有接着剤が２液型接着剤の場合は、主剤としての熱硬化性樹脂を含む第１液（主剤組成物）と、熱硬化性樹脂の硬化剤を含む第２液（硬化剤組成物）とから構成される。この場合、強化繊維としての炭素繊維は、第１液に含まれていても第２液に含まれていてもよいし、双方に含まれていてもよい。
炭素繊維含有接着剤を２液型接着剤として使用する場合、第１液（主剤組成物）と第２液（硬化剤組成物）とは個別に保管・配置され、被着体への適用の直前に混合される。本発明に係る炭素繊維含有接着剤は、特に限定されないが、ポットライフまたは接着作業効率の観点から、２液型接着剤としての使用形態がより好ましい。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤が２液型接着剤として使用される場合、各液に含まれる炭素繊維含有量の合計量が、上記の樹脂組成物の総質量に対する割合の所定範囲を満たせば良い。
また、炭素繊維含有接着剤が２液型接着剤として使用される場合、各液に含まれる炭素繊維含有量の合計量が、上記のＶｆ（体積含有率）の所定範囲を満たすことが好ましい。

本明細書において、炭素繊維含有接着剤に関し「吐出装置からの吐出が可能」であることは、所定の吐出装置から接着剤（２液型の場合は混合後のもの）の吐出を試みる際に、吐出装置の吐出ノズルから室温にて排出され（排出速度は特に限定されない）、かつ、吐出ノズルからの糸曳きが抑制され得ることを意味する。糸曳きが抑制されることで、被着体の目標とされる位置にのみ接着剤を適用することができる。吐出装置の例として、ディスペンサーや２液カートリッジ型装置が挙げられる。
本明細書において、炭素繊維含有接着剤に関し「吐出装置装填用」であることは、吐出装置に装填され、これからの吐出が可能であること（当該用途がこの接着剤の好適な用途の１つであること）を意味し、この用途に限定される趣旨ではない。
ディスペンサーの一例としては、特開２０００－２０４２６３号に説明及び図示されたものを挙げることができる。
また、２液カートリッジ型装置としては、例えば、手動で、あるいは電気、油圧、圧縮空気等の動力源を用いたアクチュエータの操作により塗布を自動で行う装置において、第１液（主剤組成物）と第２液（硬化剤組成物）とを別々に収納する２つのカートリッジを備えた吐出装置が挙げられる。このような２液カートリッジ型装置には、操作者が装置を保持し被着体の所望位置への適用を制御することができる一般にハンドガンと称されるタイプも包含される。
これらのディスペンサーや２液カートリッジ型装置は、接着剤の自動計量器具（２液型の場合は第１液及び第２液の各液について）を備えていてよい。
具体例としては、これに限定されるわけではないが、トミタエンジニアリング（株）製の２液ディスペンサー（充填量が大きい場合）であるＰＲ７０や２液カートリッジであるＭＩＸＰＡＣ（登録商標）カートリッジシステム（充填量が小さい場合）を挙げることができる。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤を構成する樹脂組成物は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の公知の様々な添加剤を含有してもよい。
このような他の添加剤としては、上記炭素繊維以外のフィラー（シリカ、アルミナ、マイカ、ガラス（またはガラス繊維）など）、難燃剤（リン含有エポキシ樹脂、赤燐、ホスファゼン化合物、リン酸塩類、リン酸エステル類など）、シリコーンオイル、湿潤分散剤、消泡剤、脱泡剤、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、パラフィン類等の離型剤、結晶質シリカ、溶融シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム、タルク、硫酸バリウム等の粉体や炭素繊維以外の無機充填剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、シランカップリング剤などが挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
このような任意の添加剤の含有量は、炭素繊維含有接着剤に要求される諸物性の向上を妨げない限りは特に限定されないが、通常、樹脂組成物全体に基づいて５質量％以下であってよい。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤を構成する樹脂組成物は、公知のいずれの方法で製造してもよい。通常、室温前後で、上記諸成分を撹拌し混合することによって樹脂組成物を得ることができる。
混練装置としては、任意のいずれのものを用いてもよい。例えば、ロール式混練機、加圧ニーダー、同方向二軸押出機、異方向二軸押出機、単軸押出機などの加圧式混練機などが挙げられる。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤（これを構成する樹脂組成物）は、ガラス転移温度（Ｔｇ）（１８０℃（２時間保持）の硬化条件下）が１１０℃以上であり、さらに好ましくは１３０℃以上であってよい。
炭素繊維含有接着剤がこのような高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有することによって、硬化物は十分高い耐熱性を有し得る。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤は、硬化後において、１０ＧＰａ以上の弾性率を有する。炭素繊維含有接着剤の硬化後の弾性率は、好ましくは１５ＧＰａ以上、より好ましくは２０ＧＰａ以上、最も好ましくは２５ＧＰａ以上であってよい。
炭素繊維含有接着剤の硬化物のこのような高い弾性率は、樹脂組成物が熱硬化性樹脂に加えて強化繊維として炭素繊維を含むことによってもたらされる。
ここでの弾性率（ヤング率）はＪＩＳＫ７１６１に準拠して測定することができる。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤は、硬化後において、厚み１．０ｍｍのシート状にて（１．０ｍｍの接着厚みにて）１０ＭＰａ以上の引張せん断接着強さを有する。炭素繊維含有接着剤の硬化後の厚み１．０ｍｍの引張せん断接着強さは、好ましくは１２ＭＰａ以上、より好ましくは１５ＭＰａ以上であってよい。
炭素繊維含有接着剤の硬化物がこのような高い強度は、樹脂組成物が熱硬化性樹脂に加えて強化繊維として炭素繊維を含むことによってもたらされる。
ここでの引張せん断接着強さは、ＪＩＳＫ６８５０に準拠し、引張速度を５ｍｍ／分に変更して測定することができる。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤を、上で例示したような吐出装置から吐出させて、２つの被着体に挟んで塗布・配置し、次いで、適温への加熱により熱硬化性樹脂および硬化剤を硬化させて、２つの被着体および炭素繊維含有接着剤の硬化物を含む組立体を製造することができる。

本発明に係る炭素繊維含有接着剤は、樹脂組成物が熱硬化性樹脂に加えて強化繊維として炭素繊維を含むことにより、接着厚みが０．５ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上、さらに好ましくは１．５ｍｍ以上、さらにより好ましくは１．８ｍｍ以上の場合においても、高耐熱性、硬化物の高弾性率および高い引張せん断接着強さを達成する形で、被着体への適用が可能である。
他方、接着厚みは、最大で３ｍｍ程度であってよく、通常は約２ｍｍ以下である。

熱硬化性樹脂および硬化剤の加熱は、熱硬化性樹脂が完全硬化に達するのに十分な温度にて行われる。加熱温度は、樹脂の種類に依るが、例えば５０℃～２００℃、典型的には６０℃～１５０℃の範囲であってよい。
加熱時間は、特に限定されず、任意に設定することができる。加熱時間は、例えば１分～２時間、典型的には５分～１時間であってよい。

被着体の種類は、特に限定されないが、アルミニウム、ステンレス等の金属、プラスチック、ガラス、繊維強化複合材料等が挙げられる。
これらの被着体の中でも、種々の工業分野では、軽量化の観点より、繊維強化複合材料、特に炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）同士の接着について需要が高い。

このような炭素繊維強化プラスチックの繊維層を構成する炭素繊維の例としては、チョップドファイバー、不織布、織布等の種々の形態（単一形態または混合形態）が挙げられる。また、この炭素繊維は、ＰＡＮ系（ポリアクリロニトリルを原料とした炭素繊維）、ピッチ系（石炭や石油のピッチを原料とした炭素繊維）のいずれも用いられる。
炭素繊維強化プラスチックのマトリックスであるプラスチック（樹脂）は、一般に公知の熱可塑性樹脂が用いられる。特に限定されないが、その典型例としてはエポキシ樹脂が挙げられる。

次に実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されることはない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められるべきである。

２液型接着剤の製造例１
下記の諸材料を、主剤組成物（第１液）および硬化剤組成物（第２液）のそれぞれについて、室温にて、容器回転式・小型真空脱泡撹拌装置を用いて真空下で撹拌し、炭素繊維含有接着剤１を得た。
（１）主剤組成物
・エポキシ主剤（ＡＤＥＫＡ社製ＥＰ－４３００Ｅ）６０質量部
・炭素繊維ミルドファイバー（日本グラファイトファイバー社製ＨＣ－６００－１５Ｍ、平均繊維長１５０μｍ）４０質量部
（２）硬化剤組成物
・エポキシ硬化剤（Ｔ＆ＫＴＯＫＡ社製トーマイドＴＸＡ－４４５）６０質量部
・炭素繊維ミルドファイバー（日本グラファイトファイバー社製ＨＣ－６００－１５Ｍ、平均繊維長１５０μｍ）４０質量部

上で得られた炭素繊維含有接着剤１を主剤：硬化剤＝１００：２５の重量比で混合し、１８０℃（２時間保持）の硬化条件下でのガラス転移温度（Ｔｇ）、ＪＩＳＫ７１６１に準拠した硬化物の弾性率（ヤング率）、ＪＩＳＫ６８５０に準拠した所定厚みの硬化物についての引張せん断接着強さを測定した（実施例１）。被着体として、エポキシ系ＣＦＲＰを用いた。
他方、樹脂組成物の総質量に対する炭素繊維含有量の割合のみを表１に示すように変更した以外は実施例１と同様に、接着剤の調製および物性測定・評価を行った（実施例２～３）。
また、上記エポキシ樹脂（ＡＤＥＫＡ社製ＥＰ－４３００ＥおよびＴ＆ＫＴＯＫＡ社製トーマイドＴＸＡ－４４５）のみを用いて同様に硬化物（比較例１）を形成し、上記物性の測定を行った。
同様に、ナガセケムテックス社の「デナタイト２２０４」についても上記物性の測定を行った（比較例２）。
これらの物性の特性結果を表１に示す。

これらの実験結果から、本発明に係る炭素繊維含有接着剤は、高いガラス転移温度を有し、かつ、比較例と比べて格段に大きい硬化物の弾性率を有していることが分かった。さらに、本発明に係る炭素繊維含有接着剤は、接着厚みが大きい場合でも、高い引張せん断接着強さを有していることが分かった。
従って、本発明に係る炭素含有接着剤は、幅広い工業分野において、アルミニウム、ステンレス等の金属、プラスチック、ガラス、繊維強化複合材料等の接着、特に炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）同士の接着のため、接着厚みが大きい場合においても好適に用いられる。

Claims

主剤としての熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂の硬化剤、および強化繊維としての炭素繊維を含む樹脂組成物からなり、
前記強化繊維としての炭素繊維の含有量が、前記樹脂組成物の総質量に対して２０質量％以上であり、
前記主剤としての熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、
硬化後において、１０ＧＰａ以上の弾性率を有し、かつ厚み１．０ｍｍの接着厚みにて１０ＭＰａ以上の引張せん断接着強さを有する、
炭素繊維含有接着剤。
前記強化繊維としての炭素繊維がミルド炭素繊維であり、このミルド炭素繊維の平均繊維長が４０μｍ～２００μｍである、請求項１に記載の炭素繊維含有接着剤。
ガラス転移温度（Ｔｇ）が１１０℃以上である、請求項１または２に記載の炭素繊維含有接着剤。
前記主剤としての熱硬化性樹脂を含む主剤組成物と、前記熱硬化性樹脂の硬化剤を含む硬化剤組成物との２液型接着剤である、請求項１～３のいずれか１項に記載の炭素繊維含有接着剤。
吐出装置装填用の、請求項１～４のいずれか１項に記載の炭素繊維含有接着剤。
炭素繊維含有接着剤の粘度が１０～６０００Ｐａ・ｓである、請求項１～５のいずれか１項に記載の炭素繊維含有接着剤。
請求項１～６のいずれか１項に記載の炭素繊維含有接着剤を吐出装置から吐出させて、２つの被着体に挟んで配置すること、ならびに、加熱により前記熱硬化性樹脂および前記硬化剤を硬化させて、前記炭素繊維含有接着剤の硬化物を得ることを含む、前記２つの被着体および前記炭素繊維含有接着剤の硬化物を含む組立体を製造する方法。
２つの被着体を接着するために炭素繊維含有接着剤を使用する方法であって、
当該方法は、この炭素繊維含有接着剤を吐出装置から吐出させて、２つの被着体に挟んで配置すること、ならびに、加熱により前記炭素繊維含有接着剤の硬化物を得ることを含み、
当該炭素繊維含有接着剤は、主剤としての熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂の硬化剤、および強化繊維としての炭素繊維を含む樹脂組成物からなり、
前記強化繊維としての炭素繊維の含有量は、前記樹脂組成物の総質量に対して２０質量％以上であり、
前記主剤としての熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、
前記炭素繊維含有接着剤は、硬化後において、１０ＧＰａ以上の弾性率を有し、かつ厚み１．０ｍｍの接着厚みにて１０ＭＰａ以上の引張せん断接着強さを有する、
上記方法。
前記炭素繊維含有接着剤のガラス転移温度（Ｔｇ）が１１０℃以上である、請求項８に記載の方法。