JPH01152040A - 樹脂材料の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は樹脂材料の接合方法に係り、特にポリプロピレ
ン等の難接着性の熱可塑性樹脂材料（部材）を、所定の
材料に対して、高い接合強度をもって有利に接合せしめ
るための方法に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来から、自動車用内装材等、樹脂材料を接合せしめた
ものが各種の用途に用いられてきているが、そのような
樹脂材料と相手材との接合には、一般に、接着剤や両面
テープが用いられているところから、それら両部材の接
合力は、接着剤や両面テープの接着力のみに依存するこ
ととなり、そのために、高い接着力を期待することは困
難であって、年月を経ることによって、剥がれ等が惹起
される問題を内在している。

また、樹脂材料の接合技術の一つとして、高周波誘導加
熱を利用して樹脂材料を溶融せしめ、相手材と接合せし
める高周波溶接手法も知られているが、厚いシート材料
や、意匠効果の維持のために、接合面部分のみの加熱、
溶融操作が要請される材料、更には損失係数の小さいポ
リプロピレン等の材料の接合には、そのような高周波溶
接手法を適用することは困難であったのである。

そこで、特公昭５３−２１９０３号公叩や特公昭６０−
１３０６６４号公報等において、導電体粒子や導電体繊
維を混合、分散せしめてなる接着剤を用いて、所定の樹
脂材料の接合面に適用した後、高周波溶接することによ
り、相手材との接合を図る技術が提案されるに至った。

しかしながら、かかる導電体粒子乃至は導電体繊維が配
合されてなる接着剤を用いる手法にあっては、樹脂材料
の接合面に形成された接着剤層中に存在する導電体によ
って高周波誘導加熱が惹起され、以て接着剤層部分の加
熱が為され得て、樹脂材料と相手材との有効な接合が為
され得るものであるが、高周波加熱に寄与する導電体は
、接着剤層内に分散せしめられているところから、高周
波誘導加熱による加熱効率が今一つ充分でなく、導電体
の混合量を増大させたり、高周波誘導加熱時間を長くし
たりしなければならない等の問題を内在しているのであ
る。

このため、本発明者らは、先に、特願昭６２−２３７７
４４号として、接合されるべき二つの部材の少なくとも
一方の接合面に接着剤層を形成し、その表面に導電体粒
子や導電体繊維を付着固定せしめ、以てその表面部位に
導電体が偏在する接着剤層を形成し、次いで接着すべき
接合面を重ね合わせて、高周波溶接することにより、そ
れら部材を接着する手法を明らかにした。

かかる手法によれば、導電体が、所定部材の接合面に形
成された接着剤層の表面に付着固定せしめられ、かかる
接着剤層表面部位に偏在、即ち相手材との界面近傍に偏
在させられた状態下において、高周波誘導加熱が行なわ
れることとなるところから、高周波誘導加熱作用が、か
かる導電体の偏在部分に集中的に与えられるようになる
のであり、以て有効な加熱作用が惹起され、そして効率
的に高周波接着が行なわれ得るようになるために、短時
間の高周波加熱操作にて、また導電体量も少なく為し得
、そして高い接合強度を有利に実現し得るのである。

しかしながら、本発明者らの更なる研究の結果、かかる
手法によっても、十分な接合強度が得られない場合があ
ることが明らかになったのである。

つまり、少なくとも一方の部材に形成された接着剤層の
表面に付着固定せしめられる導電体粒子の粒径によって
は、期待される接合強度が得られない場合があったので
ある。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、上記した問題を有利に解消しようと
するものであり、その特徴とするところは、少なくとも
一方が熱可塑性樹脂からなる第一の部材と第二の部材と
を接合せしめる方法にして、それら第一及び第二の部材
のうちの少なくとも一方の接合面に熱可塑性接着剤から
なる接着剤層を所定厚さに形成した後、かかる接着剤層
の表面に、次式： ％式％ （但し、ｔは前記接着剤層の厚さである）を満足する平
均粒径（ｄ）を有する導電性粉粒体を付着固定せしめ、
更にその後、それら両部材の接合面を重ね合わせて、高
周波溶接することにより、前記接着剤層を介して前記第
一の部材と第二の部材とを接合せしめるようにしたこと
にある。

（作用・効果） 従って、かくの如き本発明手法に従えば、所定の導電性
粉粒体が、樹脂材料（第一の部材及び／又は第二の部材
）の接合面に形成された所定厚さの接着剤層の表面に付
着固定せしめられ、かかる接着剤層表面部位に偏在、即
ち相手材との界面近傍に偏在させられた状態下において
、高周波誘導加熱が行なわれることとなることにより、
かかる導電体の偏在部分に集中的に加熱作用が惹起され
、以て効率的に高周波接着が行なわれ得て、短時間の高
周波加熱操作を実現し、また使用導電体量も少なく為し
得る他、高い接合強度を有利に実現し得るのである。

しかも、かかる本発明手法においては、導電性粉粒体の
平均粒径（ｄ）は、接着剤層の厚さをｔとしたときに、
次式： ０．Ｉ　Ｘ　ｔ≦ｄ≦０．８　ｘ　ｔ を満足するようにされているところから、導電性粉粒体
を接着剤層の表面に均一に分布せしめて、付着固定させ
ることが出来、以て接合面の全面に亘って有効な高周波
溶接が行なわれ得て、高い接着強度を安定して得ること
ができるのである。

（構成の具体的説明） ところで、かかる本発明において、接合せしめられる第
一の部材と第二の部材は、それらの少なくとも一方が熱
可塑性樹脂からなる樹脂材料であって、また熱可塑性樹
脂としても、各種の公知の樹脂が対象とされるものであ
るが、特にポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（Ｐ
Ｅ）、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）
、ポリアミド（ＰＡｍ；ナイロン）、ポリフェニレンサ
ルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルサルファイド（Ｐ
ＥＳ）　、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール
（ＰＯＭ）　、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ
）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）等の難接着性
の熱可塑性樹脂からなる材料（部材）の接合操作に有利
に適用されるものである。

なお、かかる樹脂材料の接合せしめられる相手材として
は、同一材質の樹脂材料の他、材質の異なる他の樹脂材
料であっても同等差支えなく、更に木や金属等の材質の
部材に対する接合も可能であり、またかかる接合される
べき樹脂材料の形態としては、一般に、所定厚さのシー
ト状材料が対象とされるものであるが、その他、複雑な
形状の成形品等、各種の形状のものの接合にも同様に適
用され得るものである。

そして、この接合されるべき第一の部材と第二の部材の
うち、その少なくとも一方のものの接合面に、適当な熱
可塑性接着剤からなる接着剤層が所定厚さに形成される
こととなる。なお、この熱可塑性接着剤としては、酢酸
ビニル系、アクリル系、エチレン共重合系、ポリアミド
系、ポリエステル系、ポリウレタン系等の熱可塑性樹脂
からなる接着剤が、適宜に選択使用される。また、かか
る接着剤層の厚さは、接着剤の種類や接合されるべき部
材の種類、・その接合面の、状′態などによらて適宜に
決定されるが、通常１０〜８０μｍ程度、好ましくは３
０〜６０μｍ程度とされることとなる。

さらに、かかる接着剤層を少なくとも一方の部材の接合
面に形成せしめるための手法としては、公知の各種の手
法が適宜に選択され、例えばカレンダリングやラミネー
ション等の手段、また、熱可塑性接着材を所定の溶媒に
溶解して接着剤溶液とし、かかる溶液を接合面に塗布す
る方法等が、採用されることとなる。

本発明にあっては、このようにして所定の部材の接合面
上に形成された接着剤層に対して、更にその表面に、所
定粒径の粉粒体状の導電体が均一に付着固定せしめられ
、以てかかる接着剤層の表層部位に導電体が偏在する層
が形成せしめられるのである。

なお、この導電体を接着剤層の表面に付着固定せしめる
ための手法としては、導電体の粉粒物、或いはその類似
物が自由に移動して接着剤層表面において不均一な偏り
を生じないように、かかる接着剤層表層部に固定せしめ
られることとなるなら、如何なる固定手段をも採用可能
であり、例えば導電体を接着固定せしめる手法も採用可
能であるが、特に本発明にあっては、次の２つの手法が
有利に採用されることとなる。

すなわち、一つの方法は、かかる導電体を、接合面に形
成された接着剤層を構成する熱可塑性接着剤の融点以上
に加熱せしめて、かかる接着剤層の表面に投射し、以て
接着剤層表面の投射部位を溶融して導電体を当該表面部
位に付着固定する手法であり、そして他の一つの方法は
、熱可塑性接着剤を所定の溶媒に溶解して接着剤溶液と
し、かかる溶液を接合面に塗布して、接着剤層を形成し
、かかる接着剤層が乾燥する前に、その表面に導電体を
均一に散布して導電体を付着させ、そして接着剤層を乾
燥させることにより、かかる導電体を接着剤層の表面に
固定する手法である。なお、前者の方法における導電体
の加熱方法としては、導電体を熱風により加熱したり、
溶射フレームにより加熱したりする方法等が採用され、
また後者の方法における塗布接着剤層の乾燥方法として
は、単に放置したり、適当な乾燥炉、加熱手段を用いた
りする方法等が採用される。

ところで、本発明にあっては、上述の如く接着剤層の表
面に付着固定せしめられる導電性粉粒体として、その平
均粒径をｄ、接着層の厚さをｔとしたときに、次式： ％式％ を満足する平均粒径の導電性粉粒体を、用いるようにし
たのである。けだし、かかる導電性粉粒体の平均粒径が
接着剤層の厚さに対して小さ過ぎる場合にあっては、そ
の細かさ故に、高周波溶接時において有効な発熱を惹起
し得ず、また導電性粉粒体を、接着剤層の表面に均一に
分布、付着させて、固定せしめることが困難となるので
あり、高周波溶接をするにあたって、接着剤層が十分に
熔融せず、それ故接合面の接着が十分に為され得ず、接
着強度が低下してしまうこととなるからであり、一方、
かかる平均粒径が接着剤層の厚さに対して大き過ぎる場
合には、その大きさ故に、導電体粒子と接合面とが直接
に接触してしまい、かかる接触部位には接着剤層が介在
しなくなるところから、接合面における接着面積が減少
してしまい、以て接着強度が低下してしまうからである
が、本発明においては、上記の如く導電性粒子の平均粒
径が規定されていることによって、それらの欠点が悉く
克服されて、高い接合強度を安定して得ることができる
のである。

なお、かかる導電性粉粒体の平均粒径（ｄ）は、好まし
くは、次式： ％式％ （但し、ｔは前記と同様である）を満足するように規制
されることとなる。

ここにおいて、上記の如くして接着剤層表面に付着固定
せしめられる導電体としては、よく知られているように
、例えばＦｅｓ　Ｃｏ、Ｎｉｓ　Ｃｒ等の金属やそれら
の合金からなるものであり、そのような導電性の材料を
公知の適当な手段にて粉粒化したもの、或いはそれらの
類似物が用いられるのである。

また、このように付着固定せしめられる導電体の量とし
ては、その種類、粒径および高周波溶接条件等によって
適宜に決定されることとなるが、一般に、接合面に対す
る熱可塑性接着剤の使用量の１０％以上とすることが望
ましい。換言すれば、導電体量は、接着剤の使用量の１
０％まで低減せしめることが可能であるのであり、この
ような少ない導電体量において、高周波溶接が実施出来
ることは、かかる導電体が接着剤層の表層部に偏在させ
られているからである。一方、かかる導電体量を増大せ
しめれば、高周波加熱時間を短縮することが可能となる
が、その上限としては、一般に、５０％以下程度とされ
ることとなる。

そして、このようにして得られた、接着剤層の表面に所
定の導電体が付着固定せしめられてなる部材には、他方
の部材の接合面が重ね合わされ、常法に従って高周波溶
接が実施される。なお、この高周波溶接には、通常の高
周波溶接条件を採用することが可能であり、例えば周波
数としては、５０ＫＨ２程度から１０ＭＨ２程度が採用
され、またその際、空気圧等によって適当な加圧が実施
され（例えば３〜４ｋｇ７ｃｍ２程度）、更には接着面
積にもよるが、溶接時間（加熱時間）としては、１〜１
０秒程度程度用されることとなる。

か（の如き高周波溶接操作によって、少なくとも一方が
熱可塑性樹脂からなる第一の部材と第二の部材とが、そ
れらの接合界面に存在せしめられた接着剤層を介して、
その表面部位に付着固定された導電体の効率的な誘導加
熱作用によって、迅速に且つ強固に接合せしめられるこ
ととなるのである。しかも、導電体の平均粒径（ｄ）が
、接着層の厚さ（１）に対して、次式： ％式％ を満足するようにされているところから、導電体を接着
剤層に均一に付着固定することができ、また導電体が直
接に二つの部材の接合面に接して存在することも殆どな
いところから、高い接合強度を安定して発揮させること
ができるのである。

（実施例） 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもの
でないことは、言うまでもないところである。

また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良等を加え得るものであることが、理解されるべき
である。

先ず、第一の部材及び第二の部材として、各種の熱可塑
性樹脂からなる樹脂シートを準備し、下記第１表に示さ
れる如き組合せにおいて、樹脂シートの接合を試みた。

なお、熱可塑性接着剤としては、下記Ａ、Ｂに示される
接着性熱可塑性樹脂を用い、その溶融物を、通常のカレ
ンダリング手法によって、接合すべき樹脂シートの接合
面に各種の厚さで塗布し、目的とする接着剤層を形成し
た。なお、第１表において、接着剤塗布面が片面と表示
されているものは、第一の部材（表において上段のもの
）の接合面にのみ接着剤層が形成されたものである。

Ａ：三井石油化学工業株式会社製 アトマーＱＥＯ５０ Ｂ：住友スリーエム株式会社製 ＰＰＥ−２０３７４８−ＴＣ 次いで、かかる接着剤層の形成された樹脂シートに対し
て、その接着剤層の表面に、第１表に示される如き各種
の種類および平均粒径の導電性粉粒体を付着固定せしめ
た。なお、導電体の付着量は３０ｇ／ｍ”であった。

また、導電体の付着固定方法としては、導電体を加熱空
気により熱可塑性接着剤の融点よりも高い温度（約３０
０℃程度）に加熱し、かかる導電体を空気圧送にて接着
剤層の表面に投射−する手法が採用された。また、第１
表におけるｌ１ｈｌにおいては、接着剤の塗布や導電体
の適用は何れも行なわなかった。

そして、上記のように処置された第一の部材（樹脂シー
ト）と第二の部材（樹脂シート）とを、それらの接合面
において重ね合わせ、通常の高周波溶接機を用いて、出
カニ５ＫＷ、周波数：５ＭＨ２、発振時間（溶接時間）
：５秒の条件下に、高周波溶接を行なった。

かくして得られた各種の接合樹脂シートについて、ＡＳ
ＴＭ−Ｄ−９０３に準拠して剥離試験を行ない、それぞ
れの場合における接着性を評価し、その結果を、第１表
に併わせ示した。なお、第１表における評価記号に関し
て、○印は優、Ｘ印は不可、翼は接着不能であることを
示している。

かかる第１表の結果から明らかなように、接着剤および
導電体の何れをも使用せず、単なる高周波溶接のみを実
施した場合（Ｎｉｌ　１　）においては、全く接合する
ことが出来ず、また導電性粉粒体の平均粒径が接着剤層
の厚さに比べて大きすぎる場合（ｌｌｈ　２　）や小さ
すぎる場合（ｌｌｈ３）においては、充分な剥離荷重を
得ることが出来ず、剥離位置も界面であった。

これに対して、本発明に従う、前弐を満足する平均粒径
（ｄ）を有する導電性粉粒体を、接着剤層表面に付着固
定せしめた状態において、第一の部材と第二の部材とを
重ね合わせ、高周波溶接した場合（１１ｈ４〜１０）に
あっては、かかる粉粒体状の導電体を接着剤層に均一に
分散・分布させて付着固定せしめることができ、且つ導
電体が直接に接合面に接することもなく、高い接合強度
を安定して発揮させることができたのであり、また導電
体が移動することもないところから、かかる接着剤層表
面部位における均一な且つ効率的な高周波加熱が実施さ
れ得て、二つの部材の有効な接合が図られ、以て剥離荷
重の大きな、従って剥離位置も一方の部材（樹脂シート
）位置となる、高い接合強度の接合シートを得ることが
出来たのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも一方が熱可塑性樹脂からなる第一の部材と第
   二の部材とを接合せしめる方法にして、それら第一及び
   第二の部材のうちの少なくとも一方の接合面に熱可塑性
   接着剤からなる接着剤層を所定厚さに形成した後、かか
   る接着剤層の表面に、次式： ０．１×ｔ≦ｄ≦０．８×ｔ （但し、ｔは前記接着剤層の厚さである）を満足する平
   均粒径（ｄ）を有する導電性粉粒体を付着固定せしめ、
   更にその後、それら両部材の接合面を重ね合わせて、高
   周波溶接することにより、前記接着剤層を介して前記第
   一の部材と第二の部材とを接合せしめることを特徴とす
   る樹脂材料の接合方法。