JPS61158427A - 非導電性体の接着方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、非導電性体の接着方法に関し、さらに詳し
く言うと、非磁性熱可塑性物質に高周波エネルギー吸収
物質を分散させた混合物を非導電性体間に介在させ、高
周波エネルギーの付与により前記混合物を融解し、非導
電性体を接着する方法において、接着時間を短縮すると
共に大きな接着強度を発揮する。改善された非導電性体
の接着方法に関する。

［従来の技術およびその問題点］ 従来、熱可塑性樹脂に高周波エネルギー吸収物質を分散
した接着用材料を使用して、高周波誘導加熱により、非
導電性材料を接着する方法が、種々提案されている（た
とえば、特公昭５２−６５号公報、特公昭５３−２１９
０３号公報、特公昭５８−４０４８８号公報等参照）。

しかしながら、これらの方法は、後述する比較例から明
らかなように接着後の材料間の剥離強度が十分ではなく
、また、せっかく非導電性材料を接着したとしても、前
記接着用材料自体にクラック、割れ等が生じて接着不良
となることがあった。また、高周波エネルギー吸収物質
として金属を使用すると、錆の発生が著しいので、前記
接着用材料の使用目的が限定されることがあった。

この発明は前記事情に基いてなされたものである。

前記問題点につき検討した結果、高周波エネルギー吸収
物質の表面は非磁性熱可塑性物質に対して濡れ（なじみ
）が悪いので、非磁性熱可塑性物質に高周波エネルギー
吸収物質を分散させたとは言っても微視的に見ると、非
磁性熱可塑性物質中の高周波エネルギー吸収物質の表面
と非磁性熱可塑性物質との間に微小な空隙が生じ、ある
いは、非磁性熱可塑性物質と高周波エネルギー吸収物質
とは熱膨張係数が相違するから、高周波誘導加熱後の冷
却に際して非磁性熱可塑性物質中の高周波エネルギー吸
収物質の表面に微小な空隙が発生して、いずれにせよこ
の空隙が、クラック等の原因となったり、応力集中によ
る機械的強度の低下を生じたりするのではないかと考え
られる。

そこで、この発明者が鋭意研究した結果、極性基を有す
る樹脂で高周波エネルギー吸収物質の表面を処理してか
らこの高周波エネルギー吸収物質質を非磁性熱可塑性物
質に混合すると、前記問題点を解決することができるこ
とを見出してこの発明に到達した。

すなわち、この発明の目的は、非磁性熱可塑性物質に高
周波エネルギー吸収物質を分散させた混合物を非導電性
体間に介在させ、高周波エネルギーの付与により前記混
合物を融解し、非導電性体を接着する方法において、前
記問題点を解決して、接着時間を短縮すると共に大きな
接着強度を発揮する、改善された非導電性体の接着方法
を提供することにある。

［前記問題点を解決するための手段］ 前記問題点を解決するためのこの発明の概要は、非磁性
熱可塑性物質に高周波エネルギー吸収物質を分散させる
と共に非導電性体間に介在させた混合物を、高周波エネ
ルギーの付与により融解して、前記非導電性体を接着す
る方法において、極性基を有する樹脂で前記高周波エネ
ルギー吸収物質を予め表面処理してから前記非磁性熱可
塑性物質にこれを分散することを特徴とする非導電性体
の接着方法である。

前記非磁性熱可塑性物質は、高周波エネルギーの付与に
よって発熱せず、かつ、熱により流動軟化するものであ
れば特に制限はなく、たとえば、ポリエチレンおよびそ
の共重合樹脂、ポリプロピレン、４−メチルペンテン−
１樹脂、ポリスチレンおよびその共重合樹脂、塩化ビニ
ル樹脂およびその共重合樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポ
リアミド系樹脂、ポリアセタール、熱可塑性ポリエステ
ル樹脂等の熱可塑性樹脂、並びに、テレフタル酸、ポリ
テトラメチレンエーテルグリコールおよび１，４−ブタ
ンジオールから誘導したコポリエステル、ブロック、エ
ラストマー、硬質ポリスチレン、エンドブロックとエチ
レン−ブチレン、センタブロックとのブロック共重合体
、硬質ポリスチレン、エンドブロックとエチレン−プロ
ピレン、センタブロックのブロック共重合体、硬質ポリ
スチレン、エンドブロックとポリブタジェンまたはポリ
イソプレンのセンタブロックとのラジアルブロック共重
合体等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。なお、
以上に例示したものはほんの一例であって、その他の公
知の非磁性熱可塑性物質を含むことは言うまでもない。

この発明における高周波エネルギー吸収物質は、高周波
エネルギーの付与により誘導的あるいは誘電的に発熱す
るものであれば良く、たとえば鉄、コバルト、ニッケル
、クロム、アルミニウム等の金属、ニッケルと鉄、ニッ
ケルとクロム等の合金、酸化鉄、三酸化鉄、四三酸化鉄
、酸化ニッケル、二酸化クロム、三酸化コバルト等の金
属酸化物、Ｐｂ　Ｆｅ　２０４．Ｃｏ　Ｆｅ　２０４等
のフェライト、炭素繊維、カーボンブラック等が挙げら
れ、これらは、たとえば連続的なストリップ状、ワイヤ
状、繊維状、糸状、粒子状、板状、適当なキャリヤの中
に埋め込まれた織物状または金網状、等の種々の形態で
使用することができる。

前記各種の高周波エネルギー吸収物質の中でも、金属、
金属の酸化物、炭素繊維、カーボンブラック等が好まし
い。

前記高周波エネルギー吸収物質が粒子状であるときには
、その粒径がＬ２７ｍｉ＋以下であるのが好ましく、特
に０．１２７＋ｉｍ以下であるのが好ましい。

この発明の接着方法で重要なことは、前記高周波エネル
ギー吸収物質を非磁性熱可塑性物質中に混合分散する前
に、前記高周波エネルギー吸収物質の表面を、極性基を
有する樹脂で被覆することである。

表面処理に使用する樹脂としては、たとえば、カルボキ
シル基、カルボニル基、アミノ基、エポキシ基、インシ
アネート基、エーテル基、水酸基、メルカプト基、アジ
リジノ基等の極性基を有する樹脂たとえば、変性ポリオ
レフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アル
キッド樹脂、アクリル樹脂、アミン樹脂等が挙げられ、
これらを単独で使用することもこれらの二種以上を混合
して使用することもできる。

これらの、極性基を有する樹脂のなかでどれが好ましい
かは、マトリックス樹脂である非磁性熱可塑性物質との
組合せによるのであって、たとえば、ポリエチレン、ポ
リプロピレン等のポリオレフィン樹脂や、ポリスチレン
樹脂、ポリカーボネート等の非磁性熱可塑性物質をマト
リックス樹脂とするときの、極性基を有する樹脂として
は、変性ポリオレフィン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ
樹脂等が好ましい、前記以外のどのような非磁性熱可塑
性物質とどのような種類の樹脂が良いかは、実験的に適
宜に決定することができる。

そこで、次に、前記変性ポリオレフィン樹脂、エポキシ
樹脂、ウレタン樹脂等を使用する表面処理について説明
する。

（変性ポリオレフィン樹脂による表面処理）この表面処
理に使用する前記変性ポリオレフィン樹脂としては、た
とえば、ポリオレフィン樹脂と不飽和カルボン酸または
その誘導体と、要すればエラストマーと、ラジカル発生
剤とを溶媒の不存在下に加熱混合することにより得られ
る樹脂、ポリオレフィン樹脂と無機充填剤との混合物に
不飽和カルボン酸とラジカル発生剤と要すればエラスト
マーとを配合して得た樹脂、ポリオレフィン樹脂に対し
て、ポリプロピレン、無水マレイン酸および要すればエ
ラストマーを溶媒中でラジカル発生剤を用いて反応させ
て得られる樹脂、ポリオレフィン樹脂、無機充填剤およ
びＡＢＳ樹脂よりなる混合物にゴム類、不飽和カルボン
酸およびラジカル発生剤を配合して得た樹脂、ポリオレ
フィン樹脂に、不飽和カルボン酸、ラジカル発生剤、要
すればエラストマーを加熱混練して得たポリオレフィン
変性体に、無機充填剤を配合して得た樹脂、ポリオレフ
ィン樹脂とジエンモノマーとを主成分とするエラストマ
ーおよびラジカル発生剤とを溶媒の存在下または不存在
下に加熱混合して変性ポリオレフィンを得、次いでこの
変性ポリオレフィンと不飽和カルボン酸またはその誘導
体、無機充填剤、ラジカル発生剤および必要に応じてポ
リオレフィン樹脂とを加熱混合して得られる樹脂等を挙
げることができる。

前記ポリオレフィン樹脂としては、如何なるものであっ
ても良く、たとえば、低密度ポリエチレン、中密度ポリ
エチレン、高密度ポリエチレン、ポリブテン、ポリ−４
−メチルペンテン−１等のモノオレフィンポリマーある
いはエチレン−プロピレンコポリマーまたはこれらのポ
リマーの混合物等が好適に挙げられる。

前記エラストマーとしては、たとえば分子内にカルボキ
シル基、水酸基、メルカプト基、ハロゲン原子、アミノ
基、アジリジノ基、エポキシ基等の官能基を有する１、
２−ポリブタジェン、１゜４−ポリブタジェン、ポリイ
ソプレン、ポリクロロプレン、１．２−ポリペンタジェ
ン、スチレン−ブタジェンコポリマー、アクリロニトリ
ル−ブタジェンコポリマー、ブタジェン−イソプレンコ
ポリマー、ブタジエンーペンタジェンコポリマーのよう
なエラストマーや末端ヒドロ午シル化１゜２−ポリブタ
ジェン、１．４−ポリブタジェン等の不飽和ジカルボン
酸半エステル化物、あるいは官能基を有しない数平均分
子量５００〜１００００の１．２−ポリブタジェン、１
．４−ポリブタジェン、スチレンーブタジニンコボリマ
ー、アクリロニトリル−ブタジェンコポリマー等、また
は熱分解ゴム、オゾン分解ゴム等、更には、以上に挙げ
たエラストマーの混合物等が挙げられる。

前記不飽和カルボン酸またはその誘導体としては、必要
により配合された前記エラストマーと結合する一方、そ
の一部分は無機物質たとえば高周波エネルギー吸収物質
と強固に結合する作用を示し、このような不飽和カルボ
ン酸としては、たとえばマレイン酸、無水ナジック酸、
イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、インクロトン
酸、メサコン酸、アンゲリカ酸、ソルビン酸、アクリル
酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン
酸等が好ましく、また、前記不飽和カルボン酸の誘導体
としては、前記不飽和カルボン酸の金属塩、アミド、イ
ミド、エステル等を使用することができる。なお、この
変性ポリオレフィン樹脂に使用する前記不飽和カルボン
酸およびその誘導体は、前記各種の中の一種あるいは二
種以上を使用することができる。

前記ラジカル発生剤は、ポリオレフィン樹脂と必要に応
じて配合されたエラストマーと不飽和カルボン酸または
その誘導体との反応を促進するものであれば良く、たと
えば、ベンゾイルパーオキシド、ラウリルパーオキシド
、アゾビスイソブチロニトリル、クメンパーオキシド、
α、αゝ−ビス（ｔ−ブチルパーオキシジイソプロビル
）ベンゼン、ジ−ｔ−ブチルバーオキシド、２．５−ジ
（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を好適に使用する
ことができる。

この変性ポリオレフィン樹脂による表面処理は、前記変
性ポリオレフィン樹脂を適宜の溶媒たトエばベンゼン、
トルエン、キシレン等の芳香族溶媒、あるいは、テトラ
リン、デカリン等のナフテン系溶媒等の溶媒に溶解して
変性ポリオレフィン樹脂溶液を得、次いでこの変性ポリ
オレフィン樹脂溶液と高周波エネルギー吸収物質とを混
合し、所定時間加熱して養生した後、前記溶媒を蒸発す
ることにより行なうことができる。

前記変性ポリオレフィン樹脂溶液の濃度については、特
に制限がないが、取扱いの便宜等を考慮すると、特に２
００〜４００ｇ／ｌ　（変性ポリオレフィン樹脂／溶媒
）が好ましい。

また、前記変性ポリオレフィン樹脂溶液と高周波エネル
ギー吸収物質との配合割合は、たとえば、０．１：１０
０〜１０：１ＯＯ（重量比）、特に０．５：１００〜５
：１００（重量比）であるのが好ましい。

前記変性ポリオレフィン樹脂溶液と前記高周波エネルギ
ー吸収物質との混合物の加熱温度は、通常、溶媒の沸点
以下であり、特に溶媒の沸点であるのが好ましい。

（ウレタン樹脂による表面処理） この表面処理は、ジイソシアナート類と末端に水酸基を
有するフルキレングリコール類、ポリエーテルグリコー
ル類またはポリエステルグリコール類とから得られるプ
レポリマーを溶媒に溶解したプレポリマー溶液と前記高
周波エネルギー吸収物質とを混合し、撹拌、養生した後
、前記高周波エネルギー吸収物質を取出して前記溶媒を
蒸発乾燥することにより、行なうことができる。

前記インシアナート類としては、たとえば、トルエンジ
イソシアナート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン−４，４
′−ジイソシアナート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイ
ソシアナート等が挙げられる。

前記アルキレングリコール類としては、たとえば、エチ
レングリコール、プロピレングリコール、１．４−ブチ
レングリコール、１．５−ペンチレンゲリコール、１，
６−ヘキサングリコール、１，７−へブタングリコール
等が挙げられ、前記ポリエステルグリコール類としては
、たとえば、エチレングリコール、フロピレングリコー
ル、ブチレングリコール等のアルキレングリコール類と
グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、ア
ゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸との縮合によ
り得られるもの、また、前記ポリエーテルグリコール類
としては、たとえば、ポリエチレングリコール、オキセ
タンやテトラヒドロフラン等の環状エーテルの開環重合
により得られるものが挙げられる。

前記プレポリマー溶液の濃度としては、通常、５０〜７
００ｇ／ｌであり、取扱い等の便宜を考慮すると、１０
０〜５００　ｇ／　１であるのが好ましい。

（エポキシ樹脂による表面処理） この表面処理は、エポキシ樹脂を適当な溶媒中に溶解し
、高周波エネルギー物質を加え、撹拌、養生した後、前
記高周波エネルギー物質を取出して前記溶媒を蒸発乾燥
することにより、行なうことができる。

この処理に使用することのできるエポキシ樹脂としては
、たとえばビスフェノールＡ１１ｉ重合形エポキシ樹脂
、ノボラック形エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等が
挙げられる。

前記溶媒として、たとえばトルエン、キシレン等の芳香
族系溶媒、ジクロルメタン等のハロゲン系溶媒が挙げら
れる。

また、前記エポキシ樹脂溶液と高周波エネルギー吸収物
質との配合割合は、たとえば、０．１：１００〜１０　
：　１００　（重量比）、特に０．５：１００〜５　：
　１００　（重量比）であるのが好まし以上に説明した
表面処理をした高周波エネルギー吸収物質は、その表面
が、極性を有する樹脂でコーティングされている。

そして、表面がコートされた高周波エネルギー吸収物質
は、次いで、マトリックス樹脂である非磁性熱可塑性物
質と配合する。

配合の方法は、たとえば高分子化合物と充填剤とを配合
し、あるいは高分子物質どおしを配合する等の際の通常
の方法を採用することができ、たとえば、リボンブレン
ダ、タンブルミキサー、ヘンシェルミキサー等の混合機
、オープンロール。

パンパリミキサー、車軸スクリュウ押出機、２軸スクリ
ユ一押出機、コニーダ等の混練機等を使用することがで
きる。

このようにしてマトリックス樹脂と前記高周波エネルギ
ー吸収物質とを配合してなる接着、剤組成物は、相互に
接着すべき非導電性体間に介在させてから後述の操作に
より前記非導電性体を接着し、あるいは、前記接着剤組
成物を−Ｈフィルム状、シート状、リボン状に成形して
からこの成形物を、相互に接着すべき非導電性体間に介
在させ、後述の操作により前記非導電性体を接着する。

なお、非導電性体間のこの接着剤組成物による接着にお
いては、この非導電性体間にこの接着剤組成物を介在さ
せれば良いのであるから、介在させるときの接着剤組成
物の形態に特に制限はなく、非導電性体の形状、態様、
性質等に応じて前記接着剤組成物の形態を適宜に決定す
ることができる。

次いで、前記非導電性体間の前記接着剤組成物に高周波
エネルギーを付与する。

このとき、高周波エネルギーを付与するたとえば電界の
強さは、約１〜３０ＫＷとし、周波数を約５〜３０ＭＣ
とすることができる。

また、前記非導電性体は、高周波エネルギーによって誘
電的にあるいは誘導的に発熱しないものであれば良く、
たとえば、熱可塑性樹脂たとえばポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル樹脂、ポ
リ塩化ビニリデン樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ナ
イロン等のポリアミド、デルリン等のポリアセタール、
ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＳＡＮ樹脂、ＡＣ５樹脂。

ポリカーボネート等が挙げられる。

また、この発明の方法では、高周波エネルギーの付与時
間は、通常５秒以下の短時間で十分である。

この接着剤組成物に高周波エネルギーを付与すると、高
周波エネルギー吸収物質が発熱し、これによってマトリ
ックス樹脂の非磁性熱可塑性物質がその融着温度にまで
加熱されることとなり、前記導電性体間の接着が完了す
ることとなる。

［発明の効果］ この発明の方法によると、マトリックス樹脂である非磁
性熱可塑性物質中に分散する高周波エネルギー吸収物質
の表面に、極性を有する物質でコーティングしているの
で、前記マトリックス樹脂と前記高周波エネルギー吸収
物質とのなじみが向上する。その結果、高周波エネルギ
ー吸収物質を非磁性熱可塑性物質中に分散してなる接着
剤組成物で、非導電性体を接着すると、！１ｍ強度が大
きく向上し、また、接着剤組成物層でのクラックの発生
や割れを生じることがなく、大きな機械的強度を発揮す
ることができる。また、この発明の方法によると、非導
電性体間の前記接着剤組成物への高周波エネルギーの付
与時間を従来のこの種接着方法における高周波エネルギ
ー付与時間よりも短縮することができる。さらに、高周
波エネルギー吸収物質の表面に、極性を有する樹脂をコ
ーティングしているので、この高周波エネルギー吸収物
質が金属であるときには、極性を有する前記樹脂が錆止
めとなるから、接着剤組成物の防錆性の向上を図ること
ができる。

［実施例］ 次にこの発明の実施例を示してさらにこの発明を具体的
に示す。

（実施例１−１１） 第１表に示す種類の表面処理（表面処理法については後
述する。）を予め行なった、第１表に示す種類および粒
径の高周波エネルギー吸収物質を、第１表に示す種類の
マトリックス樹脂中に、第１表に示す配合量で配合して
接着剤組成物を得た。この接着剤組成物を、第１表に示
す種類の非導電性体を２枚の被着体（厚さ；１．４層層
）としてその間に、厚み０，９±０．１層層に塗布（接
着面積；２５．４層層Ｘ２０ｍ層）した０次いで、この
接着剤組成物に、高周波誘導加熱装置（商品名「高周波
ウェルダー」　；精電舎電子工業性）により５ＫＷ、１
０ＭＨｚの高周波を付与することにより、前記マトリッ
クス樹脂を加熱し、前記被着体を接着した。

このようにして接着した２枚の被着体につき、引裂剥離
試験および剪断剥離試験をし、また接着剤層の外観を目
視により観察してクラック、割れ−等の発生情況をチェ
ックした。結果を第１表に示す。

（変性ポリオレフィン樹脂による表面処理）無水マレイ
ン化ポリオレフィン（出光石油化学製、商品名「ポリタ
ックＭ−３００Ｊ）の熱トルエン溶液（濃度２００ｇ／
ｌ）１１中に高周波エネルギー吸収物質２００ｇを添加
、撹拌し、１．５時間養生した。その後、前記高周波エ
ネルギー吸収物質を取出し、前記溶媒を減圧下に除去す
ることにより、樹脂コートした高周波エネルギー吸収物
質を得た。

（ポリウレタン樹脂による表面処理） ポリオキシプロピレングリコール（分子量；５００）９
０重量部と１．４−ブタンジオール１０重量部をベース
にした液状変性ＭＤＩプレポリマー（化成　アップジョ
ン製、商品名：　Ｉ　５ｏｎａｔｅ１４３Ｌ、インシア
ネート基含有量１０重量％）のメチルエチルケトン溶液
（濃度２００ｇ／ｌ）を調整した。この溶液に、高周波
エネルギー吸収物質を添加、撹拌し、１．５時間養生し
た。その後、前記高周波エネルギー吸収物質を取出し、
前記溶媒を減圧下に除去することにより、樹脂コートし
た高周波エネルギー吸収物質を得た。

（エポキシ樹脂による表面処理） エピクロルヒドリン４６３ｇとビスフェノールＡ２５７
２ｇとｌＯ％力性ソーダ水用役２５７２ｇとを反応して
なるエポキシ樹脂をトルエンに溶解した（ａ度２００　
ｇ／　ｌ）。この溶液に、高周波エネルギー吸収物質を
添加、撹拌し、１．５時間養生した。その後、前記高周
波エネルギー吸収物質を取出し、前記溶媒を減圧下に除
去することにより、樹脂コートした高周波エネルギー吸
収物質を得た。

（比較例１〜５） 表面処理をしていない高周波エネルギー吸収物質を使用
した外は前記実施例と同様にした。

結果を第１表に示す。

（以下、余白） 前記第１表に示すように、高周波エネルギー吸収物質の
表面に、極性を有する熱可塑性樹脂をコーティングする
表面処理をしてから、これを非磁性熱可塑性物質に配合
してなる接着剤組成物は、無処理の高周波エネルギー吸
収物質を便所する接着剤組成物に比較して、大きな剥離
強度、機械的強度を有し、接着剤層にはクラックや割れ
がなかった。

特許出願人　　　出光石油化学株式会社手続補正書 昭和６０年２月１日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性熱可塑性物質に高周波エネルギー吸収物質
   を分散してなると共に非導電性体間に介在させた混合物
   を、高周波エネルギーの付与により融解して、前記非導
   電性体を接着する方法において、極性基を有する樹脂で
   前記高周波エネルギー吸収物質を予め表面処理してから
   前記非磁性熱可塑性物質にこれを分散することを特徴と
   する非導電性体の接着方法。
2. （２）前記表面処理は、高周波エネルギー吸収物質の表
   面に変性ポリオレフィンを被覆する変性ポリオレフィン
   処理、高周波エネルギー吸収物質の表面にポリウレタン
   樹脂を被覆するポリウレタン処理および高周波エネルギ
   ー吸収物質の表面にエポキシ樹脂を被覆するエポキシ処
   理よりなる群から選らばれる処理工程を含む特許請求の
   範囲第１項に記載の非導電性体の接着方法。