JPWO2011065476A1 - 静電粉体接着剤を用いた接着工法および該接着工法に用いる粉末状接着剤 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、2液型ではなく1液型のクロロプレン系接着剤組成物が提示されているが、このものは溶剤系接着剤であるため、環境上の問題は改善されない。また、特許文献2には、溶剤系ではなく水系の接着剤が提示されているが、2液型であるため、材料ロス等の問題が残るうえ、水系であることから乾燥に時間がかかるといった問題がある。特許文献3には、溶剤系ではなくホットメルト系の接着剤が提示されているが、このものは、接着剤の塗布後のオープンタイムが短く、塗布時の材料ロスが発生するという問題がある。特許文献4には、ホットメルト接着剤を自動車内装表皮材の裏面に予め塗布した自動車内装用プレコート表皮材が開示されているが、プレコート型で表皮材に予め塗布することから、不要部分をカットする場合などに材料ロスが発生するという問題がある。
また、粉末状接着剤を長期保存後でも、被着体へのスプレー塗布が可能であり、耐熱性、接合強度に優れる自動車内装部品を成形することを可能とする、接着工法、および当該接着工法に用いる粉末状接着剤を提供することにある。
(1)静電粉体スプレーガンを用いて粉末状接着剤を被着体にスプレー塗布する工程を含む自動車内装部品の成形に用いる接着工法に関する。
さらに、特定の微粉末が固着された特定の粉体を用いた場合、粉末状接着剤の凝集やブロッキングをより効果的に抑制することが可能となるため、優れた耐熱性、接合強度を保持しつつ、接着工法において自動車内装部品の成形を行うことが可能となる。
また、上記のようなカルボキシル基を有するポリエステル樹脂化合物は、公知の方法により製造することができる他、市販のものを用いることができる。
エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリカプロラクトンジオール、2,2−ジメチルプロパンジオール、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,4−ジヒドロキシメチルシクロヘキサン、トリメチロールプロパン、1,2,3−トリヒドロキシプロパン、テトラメチロールメタン、などの多価アルコールと、
を縮合反応させて得られるポリエステルなどが挙げられる。
また、カルボジイミド基を含有する化合物は、他の粉体中に含まれる化合物の活性水素基(カルボキシル基、アミノ基、水酸基)と反応して、耐熱性や接着強度をより向上させることができることから、上記のようなカルボキシル基を含有する樹脂化合物に限らず、アミノ基や水酸基等の活性水素基を含む樹脂化合物と組合せて用いることもできる。
上述のカルボジイミド基を有する化合物としては、該官能基を分子内に有するものであれば、特に制限なく使用可能であり、公知のものを用いることができるが、分子内にカルボジイミド基を2個以上有するポリカルボジイミドが反応性の点で好ましい。具体的には、ポリカルボジイミドとしては日清紡績株式会社のカルボジライト(登録商標)などが挙げられる。
このような微粉末が固着されたものを用いた場合は、互いに反応性を有する化合物を含む粉体を2種以上混合した状態で長期間保存したときに、熱や湿気による凝集体の発生を効果的に防止できる。また、ある程度凝集が発生しても容易に破壊されるため、凝集体がスプレーノズルに詰まり、スプレー塗布することが殆どできなくなるなど、スプレー塗布工程において障害となることは殆どない。
尚、長期間保存とは、常温で少なくとも4カ月間保存すること(これと同等の条件を含む。例えば、いわゆる加速試験など。)を意味する。
図1に示すように、塗布ブース1内に、コンベヤ2を介して接地3された被着体4を配し、該被着体4に対して、静電粉体スプレーガン5を用いて粉末状接着剤6をスプレー塗布する。本例では、静電粉体スプレーガン5には、粉末状接着剤を圧送するための空気を供給するために、粉末状接着剤供給用タンク7にコンプレッサー8を接続するとともにタンク7とスプレーガン5とを管を介して接続している。また、スプレーガン5の先端に高電圧を発生させるための高電圧発生装置9を設けている。即ち、本例では、スプレーガン5はコロナ放電式である。
従って、赤外線を用いて接着剤を加熱溶融する場合は、被着体の表面に付着、被覆した接着剤層全体を短時間で同時に加熱溶融することができるため、被着体自体の加熱が大幅に低減され、被着体の熱変形等をより効果的に防止することができる。
自動車内装部品としては、例えば、ドアートリム、フロントピラー、リヤピラー、デッキサイドトリム、センターピラーなどのインサイドトリム類;インストルメントパネル;成形天井;コンソールボックス;トランクルーム等が挙げられる。
ポリエステル樹脂およびカルボジイミドの粉末を、表1に示す組成で混合し、粉末状接着剤を調製した。尚、表1中、ポリエステル樹脂1は、日本ユピカ株式会社製のユピカコートGV−250であり、ポリエステル樹脂2は、ユニチカ株式会社製のER−8700であり、ポリエステル樹脂3は、東洋紡績株式会社製のバイロン(登録商標)GA−6300であり、カルボジイミドは、日清紡株式会社製のカルボジライト(登録商標)HMV−80CAである。
調製した各粉末状接着剤を、静電粉体スプレーガン(日本パーカライジング株式会社製、GX7000Cカップガンシステム)用いて、被着体であるケナフ・ポリプロピレン樹脂複合ボード(厚み2mm、幅100mm、長さ75mm)(以下、複合ボードという。)に対してスプレー塗布した。次に、当該複合ボードの接着剤塗布面に対し、赤外線ヒーターにより赤外線を照射して、接着剤塗布面を2分間加熱し表面温度を170℃に調整した。その後、複合ボードの接着剤塗布面に、表皮材であるウレタンフォーム付ファブリックを重ね合わせ、0.2MPaにて10秒間圧着を行い、自動車内装部品(評価用サンプル)を得た。図2(a)は、作製した自動車内装部品(評価用サンプル)20を模式的に示したもので、複合ボード21とウレタンフォーム付ファブリック22が圧着された状態を示したものである。尚、評価試験を行う都合上、ウレタンフォーム付ファブリック22が複合ボード21より長くなるようにした。
カルボジイミド(日清紡(株)社製、10M−SP、中心粒径約10μm)100重量部に対して、炭酸カルシウム(白石カルシウム(株)製、白艶華CCR、脂肪酸にて疎水性表面処理、中心粒径約0.8μm)80重量部を混合し、奈良機械製作所製、ハイブリダイザーI型にて粉砕することにより、中心粒径約10μmの炭酸カルシウムコーティングカルボジイミド78部を得た。
カルボジイミド(日清紡(株)社製、10M−SP、中心粒径約10μm)100重量部に対して、クレー(白石カルシウム(株)製、ST−309、メルカプトシランにて疎水性表面処理、中心粒径約0.7μm)70重量部を混合し、製、ハイブリダイザーI型にて粉砕することにより、中心粒径約10μmのクレーコーティングカルボジイミド139部を得た。
カルボジイミド(日清紡(株)社製、10M−SP、中心粒径約10μm)100重量部に対して、酸化チタン(石原産業(株)製、TTO−55、Al(OH)3/ステアリン酸にて表面処理、中心粒径約0.03〜0.05μm)10重量部を混合し、奈良機械製作所製、ハイブリダイザーI型にて粉砕することにより、中心粒径約10μmのクレーコーティングカルボジイミド94部を得た。
<粉末状接着剤の調製>
ポリエステル樹脂1(分子量2200、酸価74、日本ユピカ(株)製、GV−250)、ポリエステル樹脂2(分子量6800、酸価24、ユニチカ(株)社製、ER−8700)および製造例1〜3で調製したいずれかの微粉末コーティングカルボジイミドまたは未処理のカルボジイミドの粉末を、表2に示す組成で混合し、粉末状接着剤を調製した。調製直後の粉末状接着剤を後述する、自動車内装部品の製造、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定および長期保存安定性の評価に供した。
上記のようにして調製した直後の各粉末接着剤を、40℃にて20日間保存した。保存後の各粉末状接着剤を後述する、自動車内装部品の製造およびGPC測定に供した。
調製した各粉末状接着剤(調製した直後(保存前)のもの、長期保存した後(保存後)のもの)を、静電粉体スプレーガン((株)山王製、JP80T型)を用いて、被着体であるケナフ・ポリプロピレン樹脂複合ボード(厚み2mm、幅100mm、長さ75mm)(以下、複合ボードという。)に対してスプレー塗布した。複合ボードへの粉体接着剤の塗布量は20gとした。
次に、当該複合ボードの接着剤塗布面に対し、赤外線ヒーターにより赤外線を照射して、接着剤塗布面を3分間加熱し表面温度を195℃に調整した。その後、複合ボードの接着剤塗布面に、表皮材であるウレタンフォーム付ファブリックを重ね合わせ、0.2MPaにて10秒間圧着を行い、自動車内装部品(評価用サンプル)を得た。図2(a)は、作製した自動車内装部品(評価用サンプル)20を模式的に示したもので、複合ボード21とウレタンフォーム付ファブリック22が圧着された状態を示したものである。尚、評価試験を行う都合上、ウレタンフォーム付ファブリック22が複合ボード21より長くなるようにした。
上記の調製した直後(保存前)および長期保存した後(保存後)の各粉末接着剤を、熱風循環式オーブン内にて、表3に示す硬化条件にて加熱し、冷却後の各硬化物をテトラヒドロフランに溶解、希釈したものを、GPC測定装置(島津製作所製、RID−10A)によるポリスチレン換算にて各硬化物の分子量を測定した。測定結果を表3に示す。
上記のようにして作製した自動車内装部品について、下記の条件で剥離試験を行った。測定結果を表1、4に示す。尚、参考例5および6の保存後の粉末状接着剤については、凝集体が発生し、評価サンプルを作製することが困難であったため、ブロッキング以外の評価は行わなかった。
<初期クリープ>
複合ボード21とウレタンフォーム付ファブリック22を圧着した直後に、60℃雰囲気下で、図3に模式的に示すように、ワイヤ24を介して分銅(200g)23を5分間吊り下げた時の剥がれ長さLを測定した。実施例3、4、参考例5、6については、剥離状態も観察した。
<常態剥離>
20℃、65%RHで24時間養生(放置)した後、室温条件下にて剥離強度[N/25mm]を測定した。図2(b)の模式図で示すようにして、複合ボード21からウレタンフォーム付ファブリック22を剥がした時の強度を測定するとともに、剥離状態を観察した。
<耐熱クリープ>
20℃、65%RHで24時間養生(放置)した後、80℃雰囲気下で、図3に模式的に示すように、ワイヤ24を介して分銅(100g)23を24時間吊り下げた時の剥がれ長さLを測定した。実施例3、4、参考例5、6については、剥離状態も観察した。
<ブロッキング>
長期保存後の各粉末状接着剤について、凝集体の発生の有無を目視により確認した。
評価基準:凝集なしを○、凝集ありを×とした。
2 コンベヤ
3 接地
4 被着体
5 静電粉体スプレーガン
6 粉末状接着剤
7 粉末状接着剤供給用タンク
8 コンプレッサー
9 高電圧発生装置
10 ダクト
11 回収装置
20 自動車内装部品(評価用サンプル)
21 ケナフ・ポリプロピレン樹脂複合ボード
22 ウレタンフォーム付ファブリック
23 分銅
24 ワイヤ
L 剥がれ長さ
Claims (12)
- 静電粉体スプレーガンを用いて粉末状接着剤を被着体にスプレー塗布する工程を含む自動車内装部品の成形に用いる接着工法。
- 前記粉末状接着剤が、互いに反応性を有する化合物を含む粉体を2種以上混合してなる請求項1記載の自動車内装部品の成形に用いる接着工法。
- 前記粉体のうちの1種が、カルボキシル基を有し、かつ数平均分子量が1000〜35000のポリエステル樹脂化合物を含む粉体である請求項2記載の自動車内装部品の成形に用いる接着工法。
- 前記粉体のうちの1種が、窒素原子を含む官能基を有する化合物を含む粉体である請求項2又は3に記載の自動車内装部品の成形に用いる接着工法。
- 前記窒素原子を含む官能基が、カルボジイミド基である請求項4記載の自動車内装部品の成形に用いる接着工法。
- 前記の窒素原子を含む官能基を有する化合物を含む粉体の表面に、炭酸カルシウム及び/又はクレーよりなる微粉末が固着されている請求項4に記載の自動車内装部品の成形に用いる接着工法。
- 被着体にスプレー塗布した粉末状接着剤を、赤外線ヒーターを用いて加熱溶融する工程を含む請求項1〜6のいずれかに記載の自動車内装部品の成形に用いる接着工法。
- 互いに反応性を有する化合物を含む粉体を2種以上混合してなる自動車内装部品の成形に用いる粉末状接着剤。
- 前記粉体のうちの1種が、カルボキシル基を有し、かつ数平均分子量が1000〜35000のポリエステル樹脂化合物を含む粉体である請求項8記載の自動車内装部品の成形に用いる粉末状接着剤。
- 前記粉体のうちの1種が、窒素原子を含む官能基を有する化合物を含む粉体である請求項8又は9に記載の自動車内装部品の成形に用いる粉末状接着剤。
- 前記窒素原子を含む官能基が、カルボジイミド基である請求項10記載の自動車内装部品の成形に用いる粉末状接着剤。
- 前記の窒素原子を含む官能基を有する化合物を含む粉体の表面に、炭酸カルシウム及び/又はクレーよりなる微粉末が固着されている請求項10に記載の自動車内装部品の成形に用いる粉末状接着剤。
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