JPH10168423A - 結合剤、結合構造体及び被着体の分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な処理方法によって被着体を分離できる
接着構造体、このような接着構造体を形成するための結
合剤、及びこのような接着構造体から被着体を分離する
方法を提供する。 【解決手段】 結合剤は、光触媒作用を有する金属酸化
物と接着剤とを含む。この結合剤に含まれる接着剤は透
明であることが望ましい。この結合剤に含まれる金属酸
化物は酸化チタンであることが望ましい。この結合剤に
は紫外線吸収剤が配合されることが望ましい。結合構造
体はこのような結合剤によって接着されたものである。
この結合構造体を分離するためには、基板側又は被着体
側又は側面側から結合層に高エネルギー線を入射させ、
結合層の構成成分である金属酸化物の光触媒作用により
結合力が低下した結合構造体から被着体を分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、簡単な構成で強い
接着強度が得られる接着構造体、これに用いる結合剤、
及びこのような接着構造体から被着体を分離する方法に
関する。

【０００２】異種部材或いは同種部材相互を接着剤によ
り結合させた接着構造体は、建築、土木、車、電気電子
部品、光デバイス等様々な分野において使用されてい
る。図５は従来の接着構造体６の典型的な例を示す図で
あり、基板７と被着体９とを接着剤層８により接着する
構造となっている。このような接着構造体６には、基板
７と被着体９とを接着剤層８により、いかなる環境下に
おいても強固な結合状態で長期間保持できることが要求
される。そのため、この分野においては、基板７と被着
体９とを強固に結合し、しかもそれ自体が強度を保持し
得る接着剤を中心として開発が進められてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな接着構造体６においては、一旦構造体を形成した後
は、接着構造体６から被着体９を分離する必要が生じて
もこれを実行することは困難であった。このような接着
構造体６から被着体９を分離する技術は、構造体を修理
する場合或いは他の部材で構成し直す場合等に必要とな
る技術であり、高品質、小生産が必要とされる昨今、大
きな問題点となっている。そのため、使用している時は
基板と被着体が強固に結合し、実用的に充分な強度を有
しているが、必要に応じて接着構造体から被着体を簡単
に分離できる方法の出現が望まれていた。

【０００４】本発明は、このような現状に鑑みてなされ
たものであり、簡単な処理方法によって被着体を分離で
きる接着構造体、このような接着構造体を形成するため
の結合剤、及びこのような接着構造体から被着体を分離
する方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の結合剤は、上記
の目的を達成するため、光触媒作用を有する金属酸化物
と接着剤とを含むことを特徴とする。この接着剤は透明
接着剤であることが望ましい。また、金属酸化物が酸化
チタンであることが望ましい。この結合剤には紫外線吸
収剤が配合されていることが望ましい。

【０００６】更に、このような結合剤を用いて形成され
る本発明の接着構造体から被着体を分離する方法は、接
着構造体の基板側又は被着体側又は側面側から、結合層
に高エネルギー線を入射させて結合層の構成成分である
金属酸化物の光触媒作用により結合力を低下させること
を特徴とする。

【０００７】このような本発明は、発明者らが基板と被
着体との種々の接着及び剥脱機構について鋭意研究努力
を重ねた結果、接着構造体中に金属酸化物と接着剤との
混合物からなる結合層を介在させることにより、使用す
る時には基板と被着体とが強固に結合しているが、結合
層に高エネルギー線を照射することにより、比較的小さ
い応力を負荷するだけで、被着体を接着構造体から簡単
に分離できることを見出したことによってなされたもの
である。

【０００８】本発明の接着構造体は、図１に示すよう
に、基板２上に金属酸化物と接着剤との混合物からなる
結合層３及び被着体４をこの順序で重ねた構造を有す
る。結合層３を形成する結合剤は、使用に先立って予め
金属酸化物と接着剤とを所定の割合で混合しておく。こ
の結合層３により、基板２と被着体４との間に強固な接
着力を形成することができる。この場合、結合層３の厚
さは、基板２と被着体４との間の接着力が低下しないよ
う、適度の厚さに調節する必要がある。

【０００９】結合層３の構成成分である金属酸化物とし
ては、光触媒作用の大きな酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）が好
適であるが、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｂ
ｉ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｗ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等の金属の酸化物
及びこれら金属酸化物の複合酸化物、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐ
ａ、Ｕ等の希土類元素の酸化物を用いることもでき、光
触媒作用を有するものであれば特に限定されない。

【００１０】ＴｉＯ₂ は物理的にも化学的にも極めて安
定な金属酸化物であり、その結晶形態によりルチル型と
アナターゼ型とに分けられるが、光触媒作用はアナター
ゼ型の方がルチル型より大きい。このような光触媒作用
は痕跡量のＦｅ、Ｎｂ、Ｔｌ又はＷの添加によって促進
される。

【００１１】結合層３の構成成分である接着剤として
は、エポキシ系でも、アクリル系でも、ウレタン系でも
よく、接着剤の種類により限定されない。更に、常温硬
化型でも、熱硬化型でも、紫外線硬化型でもよい。この
場合、接着剤としては透明なものを使用した方が高エネ
ルギー線５を入射させるのに都合がよく、また、結合層
３に高エネルギー線専用の吸収剤を配合しておけば、高
エネルギー線５の吸収効率がよい。

【００１２】基板２及び被着体４を構成する材料として
は、ガラスでも金属でもプラスチックでもよく、特に限
定されない。

【００１３】本発明による接着構造体１は、使用する時
には安定した強固な接着構造を維持しているが、必要に
応じて被着体４を分離する時は、次のような方法をとる
ことができる。即ち、先ず、図２に示すように、基板２
が透明材料、被着体４が不透明材料から構成されている
場合には、基板２側から高エネルギー線５を照射し、基
板２を通して結合層３に高エネルギー線５を入射させ
る。

【００１４】結合層３の構成成分である金属酸化物は光
触媒効果を有しているため、入射した高エネルギー線５
により酸化力が誘起され、結合層３の構成成分である接
着剤を酸化分解する。ここで、高エネルギー線としては
紫外線が好適である。紫外線光源としては、強力な紫外
線ランプでも、超高圧水銀灯でも、ブラックライトでも
よく、波長が３５００Å以下の紫外線を発光するもので
あれば特に限定されない。

【００１５】また、基板２又は被着体４が有機材料から
構成されている場合には、結合層３に接する部分の基板
２又は被着体４が酸化分解し、界面の接着力が低下す
る。そのため、接着構造体１としての基板２と被着体４
との間の結合力が低下し、僅かな応力を負荷するだけで
被着体４を接着構造体１から簡単に分離することができ
る。

【００１６】次に、図３に示すように、基板２が不透明
材料、被着体４が透明材料から構成されている場合に
は、被着体４側から高エネルギー線５を照射し、被着体
４を通して結合層３に高エネルギー線５を入射させ、同
様の効果を得ることができる。また、基板２及び被着体
４がいずれも不透明材料から構成されている場合には、
図４に示すように、接着構造体１の側面側から高エネル
ギー線５を照射することにより、結合層３に高エネルギ
ー線５を入射させ、同様の効果を得ることができる。基
板２及び被着体４がいずれも透明材料から構成されてい
る場合には、高エネルギー線５をいずれの方向から照射
しても同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００１７】金属酸化物による光触媒反応は以下のよう
な機構で進行するものと考えられている。即ち、例えば
ＴｉＯ₂ の場合、紫外線の照射によりＴｉＯ₂ 結晶の表
面で光量子の吸収が行われ、１個のＯ^2-イオンから２個
の電子が飛び出してくる。この電子は格子の中を自由に
運動し、Ｔｉ⁴⁺イオンをＴｉ³⁺イオンに還元する。２個
の電子が飛び出したＯ^2-イオンはＯ原子になる。この原
子状の酸素が酸化作用を行う。

【００１８】式で示すと次のようになる。 Ｏ^2- ＋ ｈν → Ｏ ＋ ２（ｅ）^- ２Ｔｉ⁴⁺ ＋ ２（ｅ）^- → ２Ｔｉ³⁺ 即ち ２ＴｉＯ₂ ＋ ｈν → Ｔｉ₂ Ｏ₃ ＋ Ｏ となる。このように光励起されたＴｉＯ₂ の表面は＋
３．０Ｖという非常に強い酸化力を持ち、有機物を分解
することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例を説明する。 〔実施例１〕厚さ３ｍｍのガラス板からなる基板２の片
面に、２０部のアナターゼ型酸化チタンを含有するエポ
キシ系接着剤を塗布し、その上から同様に厚さ３ｍｍの
アルミニウム板からなる被着体４を被せ、９０℃、３時
間の条件で接着剤を硬化させて結合層３とし、図２の構
成の接着構造体１を作製した。

【００２０】この接着構造体１のアルミニウム被着体４
に剪断応力を負荷させたところ、接着剤単独の場合の剪
断強度の６０％の強度でアルミニウム被着体４が接着構
造体１から剪断破壊した。この剪断強度は、接着構造体
として充分に実用に耐えるものである。

【００２１】次いで、ガラス基板２側から５００Ｗ超高
圧水銀灯（紫外線強度２０ｍＷ／ｃｍ² ）を光源として
紫外線を２時間照射した。その後、接着構造体１のアル
ミニウム被着体４に剪断応力を負荷させたところ、接着
剤単独の場合の剪断強度の４０％の強度でアルミニウム
被着体４が接着構造体１から剪断破壊した。以上の結果
から、紫外線照射によって誘起された酸化チタンの光触
媒作用により、結合層３の構成成分である接着剤が酸化
分解し、接着構造体としての基板２と被着体４との結合
力が低下したことが確かめられた。

【００２２】〔実施例２〕厚さ３ｍｍのガラス板からな
る基板２の片面に、２０部のアナターゼ型酸化チタンを
含有する透明エポキシ系接着剤を塗布し、その上から同
様に厚さ３ｍｍのアルミニウム板からなる被着体４を被
せ、９０℃、３時間の条件で接着剤を硬化させて結合層
３とし、図２の構成の接着構造体１を作製した。

【００２３】この接着構造体１のアルミニウム被着体４
に剪断応力を負荷させたところ、接着剤単独の場合の剪
断強度の６０％の強度でアルミニウム被着体４が接着構
造体１から剪断破壊した。この剪断強度は、接着構造体
として充分に実用に耐えるものである。

【００２４】次いで、ガラス基板２側から５００Ｗ超高
圧水銀灯（紫外線強度２０ｍＷ／ｃｍ² ）を光源として
紫外線を２時間照射した。その後、接着構造体１のアル
ミニウム被着体４に剪断応力を負荷させたところ、接着
剤単独の場合の剪断強度の３０％の強度でアルミニウム
被着体４が接着構造体１から剪断破壊した。実施例１よ
りも大きな剪断強度の低下を得ることがでた。以上の結
果から、接着剤として透明エポキシ樹脂を用いることに
より、紫外線を効率的に入射させることができ、それだ
け酸化チタンの光触媒作用が促進され、実施例１より接
着構造体としての基板２と被着体４との結合力が低下し
たことが確かめられた。

【００２５】〔実施例３〕厚さ３ｍｍのガラス板からな
る基板２の片面に、２０部のアナターゼ型酸化チタンと
５部の紫外線吸収剤とを含有する透明エポキシ系接着剤
を塗布し、その上から同様に厚さ３ｍｍのアルミニウム
板からなる被着体４を被せ、９０℃、３時間の条件で接
着剤を硬化させて結合層３とし、図２の構成の接着構造
体１を作製した。

【００２６】この接着構造体１のアルミニウム被着体４
に剪断応力を負荷させたところ、接着剤単独の場合の剪
断強度の６０％の強度でアルミニウム被着体４が接着構
造体１から剪断破壊した。この剪断強度は、接着構造体
として充分に実用に耐えるものである。

【００２７】次いで、ガラス基板２側から５００Ｗ超高
圧水銀灯（紫外線強度２０ｍＷ／ｃｍ² ）を光源として
紫外線を２時間照射した。その後、接着構造体１のアル
ミニウム被着体４に剪断応力を負荷させたところ、接着
剤単独の場合の剪断強度の２０％の強度でアルミニウム
被着体４が接着構造体１から剪断破壊した。実施例２よ
りも大きな剪断強度の低下を得ることがでた。以上の結
果から、接着剤中に紫外線吸収剤を混合することによ
り、紫外線を効率的により多く入射させることができ、
それだけ酸化チタンの光触媒作用が促進され、実施例２
より接着構造体としての基板２と被着体４との結合力が
低下したことが確かめられた。

【００２８】〔実施例４〕厚さ３ｍｍのアルミニウム板
からなる基板２の片面に、２０部のアナターゼ型酸化チ
タンと５部の紫外線吸収剤とを含有する透明エポキシ系
接着剤を塗布し、その上から同様に厚さ３ｍｍのアクリ
ル樹脂板からなる被着体４を被せ、９０℃、３時間の条
件で接着剤を硬化させて結合層３となし、図３の構成の
接着構造体１を作製した。

【００２９】この接着構造体１のアクリル樹脂被着体４
に剪断応力を負荷させたところ、接着剤単独の場合の剪
断強度の６０％の強度でアクリル樹脂被着体４が接着構
造体１から剪断破壊した。この剪断強度は、接着構造体
として充分に実用に耐えるものである。

【００３０】次いで、アクリル樹脂被着体４側から５０
０Ｗ超高圧水銀灯（紫外線強度２０ｍＷ／ｃｍ² ）を光
源として紫外線を２時間照射した。その後、接着構造体
１のアクリル樹脂被着体４に剪断応力を負荷させたとこ
ろ、接着剤単独の場合の剪断強度の２３％の強度でアク
リル樹脂被着体４が接着構造体１から剪断破壊した。以
上の結果から、紫外線照射により誘起された酸化チタン
の光触媒作用により、結合層３の構成成分である接着剤
の酸化分解或いは結合層３に接する部分のアクリル樹脂
被着体４の酸化分解が誘発され、その結果として接着構
造体としての基板２と被着体４との結合力が低下したこ
とが確かめられた。

【００３１】〔実施例５〕厚さ３ｍｍのアルミニウム板
からなる基板２の片面に、２０部のアナターゼ型酸化チ
タンと５部の紫外線吸収剤とを含有する透明エポキシ系
接着剤を塗布し、その上から同様に厚さ３ｍｍのアルミ
ニウム板からなる被着体４を被せ、９０℃、３時間の条
件で接着剤を硬化させて結合層３となし、図４の構成の
接着構造体１を作製した。

【００３２】この接着構造体１のアルミニウム被着体４
に剪断応力を負荷させたところ、接着剤単独の場合の剪
断強度の６０％の強度でアルミニウム被着体４が接着構
造体１から剪断破壊した。この剪断強度は、接着構造体
として充分に実用に耐えるものである。

【００３３】次いで、接着構造体１の側面周囲から５０
０Ｗ超高圧水銀灯（紫外線強度２０ｍＷ／ｃｍ² ）を光
源として紫外線を３時間照射し、結合層３に紫外線を入
射させた。その後、接着構造体１のアルミニウム被着体
４に剪断応力を負荷させたところ、接着剤単独の場合の
剪断強度の２５％の強度でアルミニウム被着体４が接着
構造体１から剪断破壊した。以上の結果から、紫外線照
射により誘起された酸化チタンの光触媒作用により、結
合層３の構成成分である接着剤が酸化分解し、その結果
として接着構造体としての基板２と被着体４との結合力
が低下したことが確かめられた。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による接着
構造体は、使用時には充分実用に耐える強度を有してい
るが、必要に応じて接着構造体から被着体を分離する場
合には高エネルギー線を照射して結合層に入射させた
後、比較的小さい応力を負荷するだけで簡単にこれを行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による接着構造体を示す断面図である。

【図２】本発明による接着構造体に紫外線を照射する方
法を説明する図である。

【図３】本発明による接着構造体に紫外線を照射する方
法の他の態様を説明する図である。

【図４】本発明による接着構造体に紫外線を照射する方
法の他の態様を説明する図である。

【図５】従来の接着構造体を示す断面図である。

【符号の説明】

１、６ 接着構造体 ２、７ 基板 ３、８ 結合層 ４、９ 被着体 ５ 高エネルギー線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴見 重行 東京都新宿区西新宿３丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 竹島 幹夫 東京都武蔵野市御殿山１丁目１番３号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 津留 信二 東京都武蔵野市御殿山１丁目１番３号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 山本 二三男 東京都武蔵野市御殿山１丁目１番３号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と被着体とを結合する結合剤であっ
   て、光触媒作用を有する金属酸化物と接着剤とを含むこ
   とを特徴とする結合剤。
2. 【請求項２】 接着剤が透明接着剤であることを特徴と
   する請求項１に記載の結合剤。
3. 【請求項３】 金属酸化物が酸化チタンであることを特
   徴とする請求項１に記載の結合剤。
4. 【請求項４】 紫外線吸収剤が配合されてなることを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の結合
   剤。
5. 【請求項５】 基板と被着体とを、請求項１乃至４のい
   ずれか１項に記載の結合剤によって形成される結合層に
   より一体化されたことを特徴とする結合構造体。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の結合構造体における基
   板と被着体との分離方法であって、基板側又は被着体側
   又は側面側から結合層に高エネルギー線を入射させ、結
   合層の構成成分である金属酸化物の光触媒作用により結
   合力が低下した結合構造体から被着体を分離することを
   特徴とする被着体の分離方法。