WO2016063802A1 - 接着用途を有する粘着性ゲルシート、その製造方法、一対の被着体の固定方法及び複合材 - Google Patents

接着用途を有する粘着性ゲルシート、その製造方法、一対の被着体の固定方法及び複合材 Download PDF

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adhesive gel
adhesive
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光一朗 岡本
洋輔 前山
笹原 秀一
諒 飯塚
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積水化成品工業株式会社
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    • C09J2463/00Presence of epoxy resin

Definitions

  • the present invention relates to an adhesive gel sheet having an adhesive application, a method for producing the same, a method for fixing a pair of adherends, and a composite material. More specifically, the present invention relates to a pressure-sensitive adhesive gel sheet having an adhesive application that can be temporarily fixed to an adherend using adhesive force and then fixed to the adherend using adhesive force obtained by curing. The present invention relates to a method, a method for fixing a pair of adherends, and a composite material.
  • the concrete surface is first cleaned cleanly, and then treated with an impregnation material, a reinforcing steel rust preventive material, a cross-section repair material, a crack injection material, etc., as necessary, depending on the degree of deterioration of the concrete.
  • a smoothing treatment as a primary finish is performed using a base material such as a putty.
  • a secondary finish is applied to the treated area.
  • the surface is coated with various paints, architectural finishing coatings, waterproof coatings, molded plates, etc., or an adhesive is applied to the treated part and repaired on it.
  • a woven fabric, non-woven fabric or knitted fabric of reinforcing fibers is pasted for reinforcement, and an adhesive is further applied to solidify the reinforcing fibers.
  • a primer is applied again, and a paint having weather resistance thereon. Is a process of coating.
  • Patent Document 1 JP-A-8-218646 (Patent Document 1), a primer or an adhesive is uniformly applied to the surface of a concrete structure to perform a primary finish, and then a reinforcing fiber tape is bonded to perform a secondary finish. The construction method which reinforces a structure is illustrated.
  • an epoxy or rubber adhesive is used as the adhesive, and a paint using acrylic resin, urethane resin, fluorine resin or the like as the base resin is used as the paint.
  • construction finishing materials cement, siliceous materials, acrylic resins, etc., as molded plates, steel plates, aluminum plates, PIC plates, etc., as fibers constituting woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics, laminated fabrics, etc.
  • polyester fiber, polyamide fiber, aramid fiber, vinylon fiber, carbon fiber, glass fiber, and polyolefin fiber are used.
  • Patent Document 2 a resin-impregnated sheet obtained by impregnating a carbon fiber sheet with a thermosetting epoxy resin containing a thermal latent curing agent is attached to a reinforced concrete structure and heated. The construction method reinforced with is illustrated.
  • Patent Document 1 the above-described repair work was basically a work at a high place and was a heavy labor because the application was performed by hand layup. In addition, the construction period of the hand lay-up is longer, resulting in higher construction costs. In addition, depending on the conditions at the construction site, quality control may be difficult, resulting in excessive specification design to ensure a predetermined quality. For this reason, it has been desired to develop a repair member that can reduce the labor load, shorten the construction period, reduce the construction cost, and realize an appropriate specification design.
  • a pressure-sensitive adhesive gel sheet having an adhesive use including an organogel having an adhesive property before curing and having an adhesive property after curing,
  • the organogel is (I) a polymer matrix comprising a (meth) acrylate resin, a plastic component having curability, and a curing agent having reactivity with the plastic component, (Ii) (1) At 23 ° C., a storage elastic modulus of 1.0 ⁇ 10 3 to 5.0 ⁇ 10 4 Pa and a loss coefficient of 0.01 to 2 (at a frequency of 0.01 Hz), 1.0 ⁇ 10 Viscoelastic properties represented by a storage modulus of 4 to 1.0 ⁇ 10 7 Pa and a loss factor of 0.01 to 2 (at a frequency of 100 Hz), and (2) at 23 ° C.
  • adhesion of 0.01 ⁇ 0.15N / mm 2, after curing, 3N / mm 2 or more tensile shear adhesive strength, and cohesive gel sheet having 1N / mm 2 or more tensile bond strength is provided.
  • a method for producing the above adhesive gel sheet A monomer mixture containing a monofunctional (meth) acrylate monomer and a polyfunctional (meth) acrylate monomer for forming the polymer matrix, a polymerization initiator, a plastic component having curability, and curing having reactivity with the plastic component
  • a method for producing an adhesive gel sheet comprising a step of forming a polymerizable composition containing an agent into a sheet and a step of polymerizing a monomer mixture in the polymerizable composition with the polymerization initiator.
  • the step of temporarily fixing the pair of adherends by adhering the pair of adherends to the adhesive gel sheet, and the adhesive gel sheet before or after adhesion of the adhesive gel sheet A method of fixing a pair of adherends is provided, including a step of fixing the pair of adherends by curing the adhesive gel sheet by heating.
  • a composite material comprising a pair of adherends and an adhesive layer positioned between the pair of adherends, wherein the adhesive layer is derived from the adhesive gel sheet. .
  • the adhesive gel sheet of the present invention it is possible to realize a shortened construction period, a reduction in construction cost, and an appropriate specification design by reducing the labor load.
  • the labor load can be further reduced, the construction period can be shortened, the construction cost can be reduced, and an appropriate specification design can be realized.
  • the plastic component contains a liquid epoxy resin having a viscosity in the range of 500 to 30,000 mPa ⁇ s at a temperature of 25 ° C.
  • the curing agent is a latent epoxy resin curing (3)
  • the (meth) acrylate resin has a benzene skeleton
  • the polymer matrix is contained in an amount of 10 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the plastic component (5)
  • Adhesiveness When the gel sheet includes an organogel having a thickness of 0.5 to 5 mm and a reinforcing fiber sheet located in or on the organogel (6)
  • the adherend is a concrete structure
  • the liquid epoxy resin having a skeleton has a plurality of epoxy groups
  • the plastic component (1) has a viscosity in the range of 1 to 10000 mPa ⁇ s at a temperature of 25 ° C., and has a plurality of epoxy groups.
  • a monofunctional liquid epoxy resin having a viscosity in the range of 1 to 10000 mPa ⁇ s at a temperature of 25 ° C. and having one epoxy group Case (9)
  • aliphatic polyfunctional liquid epoxy resin is contained in 5 to 25% by weight in plastic component (10)
  • Monofunctional liquid epoxy resin is contained in 5 to 25% by weight in plastic component Case
  • the monomer mixture exhibits an SP value in the range of 9.5 to 11.5 [(cal / cm 3 ) 1/2 ].
  • the above-mentioned adhesive gel sheet can be easily produced.
  • the pair of adherends are a steel plate and a concrete structure, the labor load can be further reduced, the construction period can be shortened, the construction cost can be reduced, and an appropriate specification design can be realized.
  • An adhesive gel sheet having an adhesive application according to the present invention, a manufacturing method thereof, a pair of adherend fixing methods, and a composite material will be described in detail.
  • the present invention is not limited to the following description, and can be variously modified within the scope of the gist thereof.
  • An adhesive gel sheet (hereinafter referred to as a gel sheet) includes an organogel that has an adhesive property (adhesive strength) before curing and an adhesive property (adhesive strength) after curing. By including this organogel, it is possible to realize a gel sheet that can be temporarily fixed to an adherend using adhesive force and then fixed to the adherend using adhesive force obtained by curing.
  • Gel sheets are used for adhesion of adherends in structures such as buildings, vehicles, and ships.
  • the gel sheet can firmly bond metal, metal and synthetic resin sheet (or film or molded product), metal and concrete, concrete and resin sheet, and concrete.
  • the adhesive having an adhesive application is defined as “adhesive strength before curing and bonding at room temperature, and crosslinking and curing by application of heat, light, etc. to improve adhesive strength” It is what is done.
  • normal temperature means 23 ° C. ⁇ 2 ° C.
  • Organogel is (I) a polymer matrix comprising a (meth) acrylate resin, a plastic component having curability, and a curing agent having reactivity with the plastic component, (Ii) (1) At 23 ° C., a storage elastic modulus of 1.0 ⁇ 10 3 to 5.0 ⁇ 10 4 Pa and a loss coefficient of 0.01 to 2 (at a frequency of 0.01 Hz), 1.0 ⁇ 10 Viscoelastic properties represented by a storage modulus of 4 to 1.0 ⁇ 10 7 Pa and a loss factor of 0.01 to 2 (at a frequency of 100 Hz), and (2) at 23 ° C. before curing, adhesion of 0.01 ⁇ 0.15N / mm 2, has after curing, 3N / mm 2 or more tensile shear bond strength, and 1N / mm 2 or more tensile bond strength.
  • the gel form has, for example, a storage elastic modulus and a loss coefficient measured at 23 ° C., and a storage elastic modulus at a frequency of 0.01 Hz is 1.0 ⁇ 10 3 to 5.0 ⁇ 10 4.
  • a storage elastic modulus at a frequency of 0.01 Hz is 1.0 ⁇ 10 3 to 5.0 ⁇ 10 4.
  • storage elastic modulus at a frequency of 100 Hz of 1.0 ⁇ 10 4 to 1.0 ⁇ 10 7 Pa loss factor of 0.01 to 2 Is mentioned.
  • the storage elastic modulus and loss factor are collectively referred to as viscoelastic properties.
  • the viscoelastic property is an evaluation of adhesion that the gel sheet enters and adheres to the unevenness of the adherend surface such as a concrete structure, and indicates the contact area of the gel sheet to the adherend and the deformability of the gel sheet itself. .
  • the viscoelastic property is also an evaluation value of the cohesive force of the gel sheet, that is, the fracture strength.
  • the viscoelastic property at 0.01 Hz is an index such as the wet adhesive force of the gel sheet and the creep behavior (plastic deformation) in a minute deformation process at a low speed.
  • the viscoelastic property at 100 Hz is an index of the followability of the gel sheet to the adherend and the peeling behavior in a high-speed deformation process.
  • the storage elastic modulus at 100 Hz is too high or the loss coefficient is too low, the gel sheet cannot follow vibrations caused by passing through a vehicle or the like, and peeling easily occurs. Conversely, if the storage elastic modulus is too low or the loss coefficient is too high, it may be difficult to reattach the adherend.
  • the storage elastic modulus at a frequency of 0.01 Hz is 1.0 ⁇ 10 3 to 5.0 ⁇ 10 4 Pa, the loss coefficient is 0.01 to 2, and the storage elastic modulus at a frequency of 100 Hz is 1.0 ⁇ 10 4. It is more preferable that the loss coefficient is 0.01 to 2 and 1.0 to 10 ⁇ 10 7 Pa.
  • the storage elastic modulus at a frequency of 0.01 Hz is 1.0 ⁇ 10 3 Pa, 3.0 ⁇ 10 3 Pa, 5.0 ⁇ 10 3 Pa, 8.0 ⁇ 10 3 Pa, 1.0 ⁇ 10 4 Pa, 3 0 ⁇ 10 4 Pa and 5.0 ⁇ 10 4 Pa can be taken.
  • Loss coefficients at a frequency of 0.01 Hz can be 0.01, 0.1, 0.5, 1, 1.5 and 2.
  • the storage elastic modulus at a frequency of 100 Hz is 1.0 ⁇ 10 4 Pa, 5.0 ⁇ 10 4 Pa, 1.0 ⁇ 10 5 Pa, 5.0 ⁇ 10 5 Pa, 1.0 ⁇ 10 6 Pa, 5.0. ⁇ 10 6 Pa, 1.0 ⁇ 10 7 Pa can be taken.
  • Loss coefficients at a frequency of 100 Hz can be 0.01, 0.1, 0.5, 1, 1.5 and 2.
  • the minimum value of the storage elastic modulus when the temperature is raised from 23 ° C. to 120 ° C. at 5 ° C./min is preferably in the range of 1.0 ⁇ 10 1 Pa to 1.0 ⁇ 10 3 Pa.
  • the pressure-sensitive adhesive gel sheet having this minimum value expresses adhesiveness that penetrates and adheres to the irregularities on the surface of the adherend during curing, and can adhere the adherends more firmly.
  • Minimum values are 1.0 ⁇ 10 1 Pa, 4.0 ⁇ 10 1 Pa, 7.0 ⁇ 10 1 Pa, 1.0 ⁇ 10 2 Pa, 4.0 ⁇ 10 2 Pa, 7.0 ⁇ 10 2 Pa 1.0 ⁇ 10 3 Pa.
  • a more preferable minimum value is 1.0 ⁇ 10 1 to 1.0 ⁇ 10 2 Pa. This minimum value is preferably shown in the range of 50 to 120 ° C.
  • the predetermined adhesive force is a force capable of maintaining the adhesive state of the gel sheet to the adherend.
  • the adhesive strength is preferably 0.01 to 0.15 N / mm 2 . If it is less than 0.01 N / mm 2, the adhesive strength to the adherend may not be sufficient. When it is higher than 0.15 N / mm 2 , the adhesiveness is too strong and workability may be lowered.
  • Adhesive strength 0.01N / mm 2, 0.05N / mm 2, 0.07N / mm 2, 0.1N / mm 2, 0.12N / mm 2, can take a 0.15 N / mm 2.
  • a more preferable adhesive force is 0.05 to 0.15 N / mm 2 .
  • the predetermined adhesive force is a force that can maintain the adhesive state of the gel sheet to the adherend after the gel sheet is cured.
  • the adhesive force is preferably 3 N / mm 2 or more in terms of tensile shear adhesive strength. If it is less than 3 N / mm 2 , the adhesive force to the adherend may be reduced, and the load resistance may be insufficient.
  • the tensile shear bond strength can be 3 N / mm 2 , 5 N / mm 2 , 10 N / mm 2 , 20 N / mm 2 , 30 N / mm 2 , 40 N / mm 2 , 50 N / mm 2 .
  • a more preferable tensile shear adhesive strength is 5 to 20 N / mm 2 .
  • an adhesive force is 1 N / mm ⁇ 2 > or more when expressed with a tensile adhesive strength. If it is less than 1 N / mm 2 , the adhesion force to the adherend may be reduced, and the load resistance may be insufficient. There is no upper limit to the adhesive force, and the higher the better.
  • the tensile bond strength can be 1 N / mm 2 , 3 N / mm 2 , 5 N / mm 2 , 10 N / mm 2 , 20 N / mm 2 , 30 N / mm 2 , 40 N / mm 2 , 50 N / mm 2 .
  • the thickness of a gel sheet will not be specifically limited if it is the thickness which can maintain the shape of a sheet
  • it is 0.5 to 5 mm.
  • the thickness can be 0.5 mm, 1 mm, 1.5 mm, 2 mm, 2.5 mm, 3 mm, 3.5 mm, 4 mm, 4.5 mm, and 5 mm.
  • the organogel preferably further has a glass transition temperature of 40 to 90 ° C. and a tensile storage modulus (at 180 ° C.) of 1.0 ⁇ 10 7 to 4.0 ⁇ 10 7 Pa after curing.
  • a glass transition temperature and a tensile storage elastic modulus in this range, shrinkage at the time of curing can be suppressed, and sufficient adhesive strength can be ensured even after curing, so that adhesion durability can be improved.
  • this organogel has stable shape retention in a wide temperature range, it can improve workability without causing resin sag.
  • the glass transition temperature is less than 40 ° C., the adhesive strength may decrease due to a decrease in elastic modulus at room temperature.
  • the glass transition temperature can be 40 ° C, 50 ° C, 60 ° C, 70 ° C, 80 ° C, 90 ° C.
  • the glass transition temperature is more preferably 55 to 75 ° C.
  • Tensile storage modulus is 1.0 ⁇ 10 7 Pa, 1.5 ⁇ 10 7 Pa, 2.0 ⁇ 10 7 Pa, 2.5 ⁇ 10 7 Pa, 3.0 ⁇ 10 7 Pa, 3.5 ⁇ 10 7 Pa, 4.0 ⁇ 10 7 Pa can be taken.
  • the tensile storage elastic modulus is more preferably 1.5 ⁇ 10 7 to 3.5 ⁇ 10 7 Pa.
  • the polymer matrix is made of a (meth) acrylate resin.
  • the (meth) acrylate resin is not particularly limited as long as it is a resin that constitutes a polymer matrix and can include a plastic component and a curing agent in the matrix.
  • the (meth) acrylate resin preferably has a benzene skeleton.
  • An example of the (meth) acrylate-based resin includes a resin derived from a copolymer of a monofunctional (meth) acrylate monomer and a polyfunctional (meth) acrylate monomer. Both monomers are selected from those that give the viscoelastic organogel. As an index thereof, there is an SP value.
  • the SP value is calculated according to the method of Fedors [Robert F. Fedors, Polymer Engineering and Science, 14, 147-154 (1974)].
  • the SP value is defined by the following formula.
  • n represents the number of components constituting the mixture
  • ⁇ i represents the SP value of the i-th component
  • ⁇ i represents the weight composition ratio of the i-th component
  • the SP value is preferably 9.5 to 11.5.
  • Monomers in this range have good compatibility with the curable plastic component, and when polymerized, a plastic effect can be expressed in the skeleton of the organogel, and adhesive strength can be obtained due to the development of good adhesive force and anchor effect. Can be improved.
  • the SP value can be 9.5, 9.55, 9.6, 10, 10.5, 11, 11.5.
  • the SP value is more preferably 9.55 or more, and still more preferably 9.6 or more. When the SP value is larger than 11.5, the internal cohesive force of the plastic component becomes too high, and the adhesive strength may be lowered.
  • the mixture of the monofunctional (meth) acrylate monomer and the polyfunctional (meth) acrylate monomer is within the range of the SP value, and at least one of both monomers has a benzene skeleton.
  • the benzene skeleton is also present in the molecular structure of the plastic component, the compatibility between the plastic component and the skeleton of the organogel is enhanced by the ⁇ - ⁇ interaction, and the plastic effect can be expressed more favorably.
  • the ⁇ - ⁇ interaction is a dispersion force acting between the aromatic rings of organic compound molecules, and is also called a stacking interaction.
  • aromatic compounds have a strong planar structure and abundant electrons delocalized by the ⁇ -electron system, so that the London dispersion force is particularly strong. Therefore, the force attracting each other can be increased as ⁇ electrons increase.
  • at least one of the monofunctional (meth) acrylate monomer and the polyfunctional (meth) acrylate monomer has an epoxy group.
  • N-vinylpyrrolidone (SP value 11.4), N-vinylcaprolactam (SP value 10.8), N-vinylacetamide (SP value 10.9), N-acryloylmorpholine (SP value 11.2), acrylonitrile (SP value 11.1); Benzyl acrylate (SP value 10.14), benzyl methacrylate (SP value 10.03), phenoxyethyl acrylate (SP value 10.12), phenoxyethyl methacrylate (SP value 10.02), phenyldiethylene glycol acrylate (SP value 9.
  • monomers having an SP value in the range of 9.5 to 11.5 can be used alone or in combination of two or more.
  • a monomer having an SP value of less than 9.5 or greater than 11.5 can be used by adjusting the SP value of the mixture in the range of 9.5 to 11.5 when two or more monomers are mixed.
  • Specific polyfunctional (meth) acrylate monomers include bisphenol A type diglycidyl ether acrylic acid adduct (SP value 11.4), bisphenol A type diglycidyl ether methacrylic acid adduct (SP value 10.49), propylene.
  • Glycol diglycidyl ether acrylic acid adduct (SP value 10.93), propylene glycol diglycidyl ether methacrylic acid adduct (SP value 10.75), tripropylene glycol diglycidyl ether acrylic acid adduct (SP value 10.43) , Tripropylene glycol diglycidyl ether methacrylic acid adduct (SP value 10.32), glycerin diglycidyl ether acrylic acid adduct (SP value 12.32), glycerin diglycidyl ether methacrylic acid adduct (SP value 12.01) , D Xylated bisphenol A diacrylate (EO amount 10 mol) (SP value 10.01), ethoxylated bisphenol A diacrylate (EO amount 30 mol) (SP value 9.99), phenylglycidyl ether acrylate / hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer ( SP value 10.75), phenylglycid
  • Plastic component is not particularly limited as long as it imparts plasticity to the organogel and has curability itself.
  • known epoxy resins that are generally used for epoxy resin adhesives can be mentioned.
  • epoxy resins include bisphenol F type resins such as bisphenol F type and bisphenol A type, novolac type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, cyclohexane type epoxy resins, and hydrogenated bisphenols.
  • A-type epoxy resin, cyclohexene oxide-type epoxy resin, glycidylamine-type epoxy resin and the like can be mentioned.
  • the epoxy resin preferably has a viscosity in the range of 500 to 30000 mPa ⁇ s at a temperature of 25 ° C.
  • the viscosity of the epoxy resin is a value measured at a test temperature of 25 ° C. using a Brookfield rotary viscometer according to JIS K 7117-1 (1999).
  • the viscosity can be 500 mPa ⁇ s, 3000 mPa ⁇ s, 10000 mPa ⁇ s, 15000 mPa ⁇ s, 20000 mPa ⁇ s, 25000 mPa ⁇ s, and 30000 mPa ⁇ s.
  • the epoxy resin preferably has a benzene skeleton. If the molecular structure of the monofunctional (meth) acrylate monomer and the polyfunctional (meth) acrylate monomer also has a benzene skeleton, the compatibility between the epoxy resin and the organogel skeleton is enhanced by the ⁇ - ⁇ interaction, resulting in better plasticity. An effect can be expressed.
  • the ⁇ - ⁇ interaction is a dispersion force acting between the aromatic rings of organic compound molecules, and is also called a stacking interaction. For example, an aromatic compound has a solid planar structure and abundantly delocalized electrons by a ⁇ -electron system, so that it can particularly exert a strong London dispersion force.
  • the epoxy resin is preferably contained at 75 to 95% by weight in the plastic component.
  • content is less than 75 weight%, adhesive strength may fall by the fall of an elasticity modulus.
  • amount is more than 95% by weight, shrinkage due to thermal stress is increased, and adhesion durability may be lowered.
  • the content can be 75%, 77%, 80%, 85%, 90%, 92%, 95% by weight. The content is more preferably 80 to 90% by weight.
  • the organogel further having a glass transition temperature and a tensile storage modulus (at 180 ° C.) described in the column of various physical properties preferably contains the following plastic components.
  • the liquid epoxy resin having a benzene skeleton is preferably a resin having a plurality of epoxy groups.
  • an aliphatic polyfunctional liquid epoxy resin having a viscosity in the range of 1 to 10,000 mPa ⁇ s at a temperature of 25 ° C. and having a plurality of epoxy groups and (2) a temperature of 25
  • the two viscosities can be 1 mPa ⁇ s, 10 mPa ⁇ s, 100 mPa ⁇ s, 1000 mPa ⁇ s, 4000 mPa ⁇ s, 8000 mPa ⁇ s, and 10000 mPa ⁇ s.
  • the aliphatic polyfunctional liquid epoxy resin is preferably contained in an amount of 5 to 25% by weight in the plastic component.
  • the content can be 5%, 10%, 12%, 14%, 16%, 18%, 20%, 25% by weight.
  • the content is more preferably 10 to 20% by weight.
  • the monofunctional liquid epoxy resin is preferably contained in an amount of 5 to 25% by weight in the plastic component. When the content is less than 5% by weight, the effect of relaxing the thermal stress may not be sufficient and the adhesion durability may be lowered.
  • the adhesive strength may decrease due to a decrease in elastic modulus.
  • the content can be 5%, 10%, 12%, 14%, 16%, 18%, 20%, 25% by weight.
  • the content is more preferably 10 to 20% by weight.
  • Examples of the aliphatic polyfunctional liquid epoxy resin include acyclic aliphatic polyols, dioxyglycidyl ethers of polyoxyalkylene polyols, and the like.
  • Examples of the acyclic aliphatic polyol include 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, polycaprolactone diol diglycidyl ether, and the like.
  • dioxyglycidyl ethers of polyoxyalkylene polyols examples include polyethylene glycol diglycidyl ether (repeating number of ethylene oxide units: about 1 to 10), polypropylene glycol diglycidyl ether (repeating number of propylene oxide units: about 1 to 10), and the like. Can be mentioned. These polyfunctional liquid epoxy resins can be used alone or in combination of two or more.
  • Monofunctional liquid epoxy resins include methyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, i-propyl glycidyl ether, n-butyl glycidyl ether, t-butyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, decyl glycidyl ether, lauryl glycidyl ether , Tetradecyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, p-cresyl glycidyl ether, pt-butylphenyl glycidyl ether, benzyl glycidyl ether, diethylene glycol-t-butyl ether glycidyl ether, diethylene glycol-2-ethylhexyl ether glycidyl ether, glycidyl laur
  • the curing agent is not particularly limited as long as it has reactivity with the plastic component.
  • a latent curing agent can be used as the curing agent.
  • the latent curing agent means a curing agent that does not react with a reactive group such as an epoxy group until a certain temperature, but reacts with the reactive group upon heating to cure the gel sheet. . Since the pot life of the gel sheet can be improved by using the latent curing agent, the storage stability of the uncured gel sheet before heating can be improved.
  • the latent curing agent for example, when the reactive group is an epoxy resin, a neutral salt or complex of an acidic or basic compound that can react with the group to cure the plastic component, a block compound, a high melting point substance, and Examples thereof include a curing agent (latent epoxy resin curing agent) such as a microcapsule encapsulated material.
  • a curing agent latent epoxy resin curing agent
  • the latent curing agent include an amine curing agent, a phenol curing agent, an imidazole curing agent, and an acid anhydride curing agent. More specifically, dicyandiamide, hydrazide curing agent, amine adduct curing agent, imidazole curing agent and the like can be mentioned.
  • amine-based and imidazole-based compounds and derivatives thereof can be used as a curing accelerator.
  • amine system for example, 3- (3,4-dichlorophenyl) -N, N-dimethylurea (DCMU), and as an imidazole system, for example, 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′) ] -Ethyl-s-triazine (2MZA)
  • the polymer matrix is preferably contained in an amount of 10 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the plastic component.
  • the content can be 10 parts, 12 parts, 15 parts, 17 parts, 20 parts, 22 parts, 25 parts, 27 parts, 30 parts by weight.
  • a more preferred content is 10 to 20 parts by weight.
  • curing agent can be suitably set according to the kind.
  • the content thereof is preferably 1 to 20% by weight based on the amount of the plastic component.
  • the content can be 1%, 10%, 12%, 14%, 16%, 18%, 20% by weight.
  • an epoxy resin and an equivalent reaction type curing agent such as a phenol type curing agent or an acid anhydride type curing agent are used, the content thereof is 0.8 to 1 with respect to the epoxy equivalent of the epoxy resin. .2 equivalents are preferred.
  • the content can be 0.8 equivalent, 0.9 equivalent, 1 equivalent%, 1.1 equivalent, 1.2 equivalent.
  • the gel sheet may include a reinforcing fiber sheet as a core material.
  • a reinforcing fiber sheet as a core material.
  • the shape of the core material include woven fabric, knitted fabric, non-woven fabric, laminated fabric, and chopped strand mat.
  • the constituent material of the core material include one or more selected from reinforcing fibers such as polyester fiber, polyamide fiber, aramid fiber, vinylon fiber, carbon fiber, glass fiber, and polyolefin fiber.
  • the fiber is treated with an amine, epoxy or methacrylic silane coupling agent.
  • the reinforcing fiber sheet may be located in and / or on the surface of the gel sheet, and may be mixed uniformly throughout.
  • the silane coupling agent may be contained in the gel sheet.
  • the wettability of the interface between the obtained gel sheet and the adherend can be improved, so that the adhesive strength can be further improved.
  • the gel sheet if necessary (for example, when used in outdoor applications, etc.), such as stabilizers, fillers, lubricants, colorants, ultraviolet absorbers, antioxidants, anti-aging agents, weathering stabilizers, etc.
  • Known additives may be included.
  • a gel sheet is a sheet of a polymerizable composition containing a monomer mixture containing a monofunctional (meth) acrylate monomer and a polyfunctional (meth) acrylate monomer for forming a polymer matrix, a polymerization initiator, a plastic component, and a curing agent. It can manufacture by passing through the process (molding process) shape
  • a polymerization initiator As a polymerization initiator, a well-known polymerization initiator according to energy, such as a heat
  • the monomer mixture preferably has an SP value of 9.5 to 11.5 as described above.
  • Monomers in this range have good compatibility with the curable plastic component, and when polymerized, a plastic effect can be expressed in the skeleton of the organogel, and adhesive strength can be obtained due to the development of good adhesive force and anchor effect. Can be improved.
  • Forming process Forming into a sheet is not particularly limited, and a known method can be adopted.
  • a method of pouring the polymerizable composition into a mold having a desired shape can be mentioned.
  • a method of pouring a polymerizable composition between protective films made of two resin films and maintaining a constant thickness can also be mentioned.
  • (2) Polymerization step The molded polymerizable composition becomes a gel sheet by polymerizing the monomer mixture therein. Examples of the polymerization include a free radical polymerization reaction, a living radical polymerization reaction, and a living anion polymerization reaction.
  • the polymerization reaction can be initiated by applying energy such as heat, ultraviolet rays, and electron beams.
  • the core material can be included in the gel sheet as follows.
  • the molding step when pouring the polymerizable composition into the mold, a method of arranging the reinforcing fiber sheet in the mold before, during and after pouring can be mentioned.
  • the method of putting a reinforcing fiber sheet between a pair of gel sheets by mounting a reinforcing fiber sheet on a gel sheet, and mounting another gel sheet on it is also mentioned.
  • This fixing method includes a step of temporarily fixing a pair of adherends by adhering the pair of adherends to the gel sheet (temporary fixing step), and curing the gel sheet by heating the gel sheet before or after adhesion. And a step of fixing the pair of adherends (fixing step).
  • the temporary fixing step uses the adhesive strength of the gel sheet, and the fixing step uses the adhesive force.
  • the temporary fixing method and the fixing method are not particularly limited, and can be appropriately performed according to the type of the pair of adherends.
  • the pair of adherends can be variously selected, and for example, a steel plate and a concrete structure can be used. This combination of adherends has the advantage that the concrete structure can be further strengthened.
  • the steel plate and the concrete structure may be fixed more firmly by fixing the steel plate with an anchor bolt reaching from the steel plate to the concrete structure.
  • the gel sheet side surface of the steel plate may be previously sandblasted. Moreover, you may give an antirust coating to the exposed part of a steel plate after adhesion
  • the composite material includes a pair of adherends and an adhesive layer positioned between the pair of adherends, and the adhesive layer is derived from the gel sheet.
  • a test piece of a disc-shaped gel sheet having a diameter of 25 mm ( ⁇ 1 mm) and a thickness of 1 mm ( ⁇ 0.1 mm) is sandwiched between plates of a viscoelasticity measuring apparatus having a measurement start temperature, and is adjusted to a measurement position where the normal force is 0.1N. Furthermore, after maintaining the measurement start temperature ⁇ 1 ° C. for 5 minutes, the strain is 5%, the frequency is 10 Hz, the heating rate is 5 ° C./minute, the nitrogen atmosphere, the measurement interval is 30 seconds, and the normal force is 0 N at a constant force of 23 ° C. to 120 ° C.
  • the dynamic viscoelasticity measurement is performed in the range of ## EQU3 ## and the storage elastic modulus G ′ is measured to read the minimum value.
  • As the plate a disposable ⁇ 25 mm parallel disk and a disposable dish are used.
  • the storage elastic modulus G ′ and the loss coefficient tan ⁇ are measured by using a viscoelasticity measuring device PHYSICA MCR301 (manufactured by Anton Paar), a temperature control system CTD450, analysis software Rheoplus, and a geometry processing parallel plate of ⁇ 8 mm for the geometry.
  • a disc-shaped gel sheet test piece having a diameter of 10 mm and a thickness of 2 mm is sandwiched between plates of a viscoelasticity measuring apparatus having a measurement temperature, and the distance between the plates is adjusted so that a normal force is 0.05N. Further, after maintaining the measurement temperature ⁇ 1 ° C.
  • the strain is set to 1%, the frequency is 0.1 to 100 Hz, the temperature condition is 23 ° C., the nitrogen atmosphere, and the normal force is constant 1N.
  • measurement is performed from the high frequency (100 Hz) side in the frequency range of 0.1 Hz to 100 Hz.
  • the storage elastic modulus G ′ (Pa) and the loss coefficient tan ⁇ are measured by performing dynamic viscoelasticity measurement under conditions of logarithmic elevation and the number of measurement points of 5 points / digit.
  • the gel sheet is cut into 3 ⁇ 3 cm and attached to a SUS plate fixed with a double-sided tape (Sliontec No. 5486) with one side of the gel sheet to be measured facing up, and the other side is used to attach the gel sheet.
  • the probe tack test is measured using a texture analyzer TX-AT (manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd.).
  • a SUS probe having a diameter of 10 mm is used as the probe.
  • a load is applied to the adhesive surface of the probe for 10 seconds with a load of 1000 g, and then the maximum load (N) when the probe is peeled off at a speed of 10 mm / sec is measured.
  • the adhesive force is a value (N / mm 2 ) obtained by dividing the maximum load (N) by the area of the adhesive surface.
  • a 40 ⁇ 40 mm square notch having a depth of about 1 mm is made on the upper surface of a mortar plate (70 ⁇ 70 ⁇ 20 mm) molded according to JIS R 5201: 1997 10.4 (how to make a specimen).
  • a mortar plate 70 ⁇ 70 ⁇ 20 mm
  • JIS R 5201: 1997 10.4 how to make a specimen.
  • the two release films provided on the gel sheet cut into a 40 ⁇ 40 mm square one release film is peeled off and adhered to the inside of the mortar plate cut.
  • the other release film is peeled off, and an upper tensile steel jig according to JSCEK531-2010 “Method for testing adhesion strength of surface protective material” is attached to the exposed gel sheet.
  • the gel sheet is heated and cured at 120 ° C. for 2 hours in a blown oven, and then allowed to cool at room temperature to obtain a test piece for measuring tensile adhesive strength.
  • a sample of the cured product is measured with a dynamic viscoelasticity measuring device (DMA) as follows.
  • DMA dynamic viscoelasticity measuring device
  • a sample molded into a thickness of 1 mm, a length of 40 mm, and a width of 10 mm is heat-cured at 120 ° C. for 2 hours to be a test piece.
  • a viscoelastic spectrometer EXSTAR DMS6100 manufactured by SII Nanotechnology Inc.
  • the thickness and width of the test piece are measured, and in a tension control mode, the frequency is 1 Hz, the heating rate is 5 ° C./min, the measurement start temperature is 20 ° C.
  • the measurement is performed under the conditions of minimum tension / compression force 100 mN, tension / compression force gain 1.5, and force amplitude initial value 100 mN. Analysis is performed using analysis software attached to the apparatus, and the maximum value of tan ⁇ is set as the glass transition temperature Tg [° C.].
  • the tensile storage elastic modulus E ′ [Pa] is a value at 180 ° C. Note that the “DIGIMATIC” CD-15 type manufactured by Mitutoyo Corporation is used for measuring the dimensions of the test piece.
  • Example 1 The following were used as raw materials for producing the adhesive composition (parts are parts by weight).
  • Phenoxydiethylene glycol acrylate (Kyoeisha Chemical Co., Ltd .: Light acrylate P2HA): 4.5 parts Bisphenol A diglycidyl ether acrylic acid adduct (Showa Denko KK: Lipoxy SP-1509): 10.5 parts 2-hydroxy-2-methyl -1-phenyl-propan-1-one (Darocur 1173 manufactured by BASF): 0.3 parts
  • the release film was placed on the pressure-sensitive adhesive composition with the easy release treatment side down, and then impregnated while applying pressure by hand.
  • the integrated light quantity is about 7500 mJ / cm 2 under the condition of a conveyor speed of 0.4 m / min and a distance between workpieces of 150 mm in a small UV polymerization machine (JATEC J-cure 1500, metal halide lamp model name MJ-1500L).
  • a gel sheet having a thickness of 2 mm was produced.
  • Examples 2 to 11 and Comparative Examples 1 to 5 A gel sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that the raw material for producing the adhesive composition was changed to those shown in Tables 1 and 2.
  • jER828 is a bisphenol A type liquid epoxy resin
  • jER811 is a bisphenol A type liquid epoxy resin (diluted type)
  • jER604 is tetraglycidyldiaminodiphenylmethane
  • D.E.R.-431 is a novolak phenol type liquid epoxy resin
  • D.E.R.-337 means a bisphenol A type semi-solid epoxy resin
  • bisphenol A type diglycidyl ether acrylic acid adduct has an SP value of 11.4
  • ethoxylated bisphenol A diacrylate (EO 10 mol) has an SP value.
  • glycerin diglycidyl ether acrylic acid adduct has an SP value of 12.32
  • phenoxydiethylene glycol acrylate has an SP value of 9.99
  • ethoxylated orthophenylphenol acrylate has an SP value of 10.08
  • glycidyl methacrylate The salt has an SP value of 9.79
  • 4-hydroxybutyl acrylate glycidyl ether has an SP value of 9.57
  • 2-hydroxyethyl acrylate has an SP value of 12.45
  • 2-ethylhexyl acrylate has an SP value of 8.62.
  • Various physical properties of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5 are shown in Tables 3 and 4.
  • the organogel is (I) a polymer matrix comprising a (meth) acrylate resin, a plastic component having curability, and a curing agent having reactivity with the plastic component, (Ii) (1) At 23 ° C., a storage elastic modulus of 1.0 ⁇ 10 3 to 5.0 ⁇ 10 4 Pa and a loss coefficient of 0.01 to 2 (at a frequency of 0.01 Hz), 1.0 ⁇ 10 It has a storage modulus of 4 to 1.0 ⁇ 10 7 Pa and a loss factor of 0.01 to 2 (at a frequency of 100 Hz), and (2) 0.01 to 0.15 N / mm 2 before curing.
  • Examples 12 to 21 and Comparative Examples 6 to 7 A gel sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the raw material for producing the adhesive composition was changed to those shown in Tables 5 and 6.
  • Table 5 also shows values of Examples 2 and 9.
  • SR-4PG is polypropylene glycol diglycidyl ether
  • SR-16H is 1,6-hexanediol diglycidyl ether
  • SY-40M is a mixture of C12 and C14 higher alcohol glycidyl ether
  • SY-25L is C10 and 12 Mixed higher alcohol glycidyl ether mixture
  • PGE is phenyl glycidyl ether
  • jER828 is bisphenol A type liquid epoxy resin
  • jER806 is bisphenol F type liquid epoxy resin
  • jER604 is tetraglycidyldiaminodiphenylmethane
  • IRGACURE OXE 01 is 1,2-octanedione , 1- [4- (
  • the organogel further has a glass transition temperature of 40 to 90 ° C. and a tensile storage modulus (at 180 ° C.) of 1.0 ⁇ 10 7 to 4.0 ⁇ 10 7 Pa after curing. It can be seen that since the shrinkage during curing can be suppressed and sufficient adhesive strength can be ensured even after curing, the adhesion durability can be improved. Moreover, since this organogel has the shape retention property stabilized in the wide temperature range, it turns out that workability
  • Examples 22-24 A gel sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the raw material for producing the adhesive composition was changed to that shown in Table 9.
  • Table 9 also shows the values of Examples 2 and 9.
  • SR-4PG is polypropylene glycol diglycidyl ether
  • jER828 is bisphenol A type liquid epoxy resin
  • jER806 is bisphenol F type liquid epoxy resin
  • jER604 is tetraglycidyldiaminodiphenylmethane
  • Curazole 2MZA is 2,4-diamino-6.

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Abstract

 被着体に対して、硬化前には粘着性を有し、硬化後には接着性を有するオルガノゲルを含む接着用途を有する粘着性ゲルシートであり、前記オルガノゲルが、(i)(メタ)アクリレート系樹脂からなる高分子マトリックスと、硬化性を有する可塑成分と前記可塑成分と反応性を有する硬化剤とを含み、(ii)(1)23℃において、1.0×103~5.0×104Paの貯蔵弾性率及び0.01~2の損失係数(周波数0.01Hz時)、1.0×104~1.0×107Paの貯蔵弾性率及び0.01~2の損失係数(周波数100Hz時)で表される粘弾特性を有し、かつ(2)23℃において、硬化前に、0.01~0.15N/mm2の粘着力、硬化後に、3N/mm2以上の引張せん断接着強さ、及び1N/mm2以上の引張接着強さを有する粘着性ゲルシート。

Description

接着用途を有する粘着性ゲルシート、その製造方法、一対の被着体の固定方法及び複合材
 本発明は、接着用途を有する粘着性ゲルシート、その製造方法、一対の被着体の固定方法及び複合材に関する。更に詳しくは、本発明は、被着体に粘着力を利用して仮止めし、次いで硬化させることによる接着力を利用して被着体に固定しうる接着用途を有する粘着性ゲルシート、その製造方法、一対の被着体の固定方法及び複合材に関する。
 従来、例えばコンクリートで成形された橋梁やトンネル等の構造物では、経年にわたる振動等の外力の繰り返し、浸水した雨水等の凍結融解、塩害、中性化反応等による鉄筋の腐食に伴い、ひび割れが発生し、このひび割れは老朽化の原因となっていた。ひび割れは、補修剤の注入や塗装等による保護層の形成等により補修されていた。また、鉄骨の補修は、塗装による保護層の形成、電気防食等の方法により行われてきた。
 ひび割れが発生し、コンクリートの剥離や、剥離の結果として落下するおそれがある場合、次のようにして補強が行われる。即ち、まずコンクリート表面を奇麗に清浄し、次いでコンクリートの劣化の程度により、含浸材、鉄筋防錆材、断面修復材、ひび割れ注入材等による処理を必要に応じて施す。具体的には下塗り材を塗布した後、パテのような下地調整材を使用して一次仕上げとしての平滑化処置を施す。次に、処置された部位に二次仕上げを施す。二次仕上げは、例えば、表面被覆材として各種塗料、建築仕上塗材、塗膜防水材、成形板等で表面を被覆するか、又は処理された部位に接着剤を塗布し、その上に補修や補強のために強化繊維の織布、不織布又は編布を貼り付け、更に接着剤を塗布して強化繊維を塗り固め、乾燥固化後に再び下塗り材を塗布し、その上に耐候性を有する塗料を塗布する処理である。特開平8-218646号公報(特許文献1)では、コンクリート構造物の表面にプライマーや接着剤を均一に塗布して一次仕上げした後、強化繊維テープを接着して二次仕上げすることで、コンクリート構造物を補強する工法が例示されている。
 二次仕上げでは、接着剤としてエポキシ系、ゴム系等の接着剤が、塗料としてアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂等を基材樹脂とする塗料が使用される。建築仕上げ材としては、セメント、珪酸質材料、アクリル樹脂等が、成形板としては、鋼板、アルミニウム板、PIC板等が、織布、編布、不織布、積層布等を構成する繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、カーボン繊維、ガラス繊維及びポリオレフィン繊維等が使用されている。
 特開平9-158495号公報(特許文献2)では、熱潜在硬化剤を含有した熱硬化型エポキシ樹脂を炭素繊維シートに含浸させた樹脂含浸シートを、鉄筋コンクリート構造物に貼り付けて、加熱することで補強する工法が例示されている。
特開平8-218646号公報 特開平9-158495号公報
 特許文献1において、上記補修作業は、基本的に高所作業であり、かつ塗布をハンドレイアップにより行うため重労働であった。また、ハンドレイアップでは施工工期も長くなり、その結果、工事コストが高くなっていた。加えて、施工現場の条件によっては、品質管理が難しいことがあり、所定の品質を確保するために過剰な仕様設計となることがあった。このため、労働負荷を軽減することで、施工工期の短縮、工事コストの低減、適正な仕様設計を実現しうる補修部材の開発が望まれていた。
 また、特許文献2の工法では、常温硬化型の硬化剤を使用するよりも樹脂含浸シートの硬化反応が速くなり、施工能率が上がると予測される。しかし、熱潜在硬化剤を含有した熱硬化型エポキシ樹脂の硬化物は貯蔵弾性率が高いため、エポキシ樹脂硬化時に収縮や反りを起こし、接着界面への雨水の浸入やアンカー効果の低下により接着耐久性が低下するという課題があった。また繊維シートに含浸したエポキシ樹脂は加熱硬化時の粘度低下により樹脂ダレを起こすという課題があった。
 かくして本発明によれば、被着体に対して、硬化前には粘着性を有し、硬化後には接着性を有するオルガノゲルを含む接着用途を有する粘着性ゲルシートであり、
 前記オルガノゲルが、
(i)(メタ)アクリレート系樹脂からなる高分子マトリックスと、硬化性を有する可塑成分と前記可塑成分と反応性を有する硬化剤とを含み、
(ii)(1)23℃において、1.0×103~5.0×104Paの貯蔵弾性率及び0.01~2の損失係数(周波数0.01Hz時)、1.0×104~1.0×107Paの貯蔵弾性率及び0.01~2の損失係数(周波数100Hz時)で表される粘弾特性を有し、かつ(2)23℃において、硬化前に、0.01~0.15N/mm2の粘着力、硬化後に、3N/mm2以上の引張せん断接着強さ、及び1N/mm2以上の引張接着強さを有する粘着性ゲルシートが提供される。
 また、本発明によれば、上記粘着性ゲルシートの製造方法であって、
 前記高分子マトリックスの形成用の単官能(メタ)アクリレートモノマーと多官能(メタ)アクリレートモノマーとを含むモノマー混合物と、重合開始剤、硬化性を有する可塑成分及び前記可塑成分と反応性を有する硬化剤とを含む重合性組成物をシート状に成形する工程と、前記重合性組成物中のモノマー混合物を前記重合開始剤で重合させる工程とを有する粘着性ゲルシートの製造方法が提供される。
 更に、本発明によれば、一対の被着体を上記粘着性ゲルシートと粘着させることで一対の被着体を仮固定する工程と、前記粘着性ゲルシートの粘着前又は粘着後の前記粘着性ゲルシートの加熱により粘着性ゲルシートを硬化させることで前記一対の被着体を固定する工程とを含む一対の被着体の固定方法が提供される。
 また、本発明によれば、一対の被着体と、前記一対の被着体間に位置する接着剤層とを備え、前記接着剤層が上記粘着性ゲルシートに由来する複合材が提供される。
 本発明の粘接着性ゲルシートによれば、労働負荷を軽減することで、施工工期の短縮、工事コストの低減、適正な仕様設計を実現できる。
 また、以下のいずれか1つ又は組み合わせによる場合、労働負荷をより軽減でき、施工工期の短縮、工事コストの低減、適正な仕様設計をより実現できる。
(1)可塑成分が、温度25℃において、500~30000mPa・sの範囲の粘度を有し、かつベンゼン骨格を有する液状エポキシ系樹脂を含む場合
(2)硬化剤が、潜在性のエポキシ樹脂硬化剤である場合
(3)(メタ)アクリレート系樹脂が、ベンゼン骨格を有する場合
(4)高分子マトリックスが、可塑成分100重量部に対して、10~30重量部含まれる場合
(5)粘着性ゲルシートが、厚さ0.5~5mmのオルガノゲルと、オルガノゲル中又は表面上に位置する強化繊維シートとを備える場合
(6)被着体が、コンクリート構造物である場合
(7)オルガノゲルが、硬化後に、40~90℃のガラス転移温度及び1.0×107~4.0×107Paの引張貯蔵弾性率(180℃時)を更に有する場合
(8)ベンゼン骨格を有する液状エポキシ系樹脂が、複数のエポキシ基を有し、可塑成分が、(1)温度25℃において、1~10000mPa・sの範囲の粘度を有し、複数のエポキシ基を有する脂肪族系の多官能液状エポキシ系樹脂と、(2)温度25℃において、1~10000mPa・sの範囲の粘度を有し、1つのエポキシ基を有する単官能液状エポキシ系樹脂の一方又は両方を更に含む場合
(9)脂肪族系の多官能液状エポキシ系樹脂が、可塑成分中、5~25重量%含まれる場合
(10)単官能液状エポキシ系樹脂が、可塑成分中、5~25重量%含まれる場合
 更に、モノマーの混合物が、9.5~11.5[(cal/cm31/2]の範囲のSP値を示す場合、上記粘着性ゲルシートを簡便に製造できる。
 また、一対の被着体が、鋼板とコンクリート構造物である場合、労働負荷をより軽減でき、施工工期の短縮、工事コストの低減、適正な仕様設計をより実現できる。
 以下、本発明に係る接着用途を有する粘着性ゲルシート、その製造方法、一対の被着体の固定方法及び複合材について詳細に説明する。本発明は、以下の説明に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形できる。
(粘着性ゲルシート)
 粘着性ゲルシート(以下、ゲルシートと称する)は、被着体に対して、硬化前には粘着性(粘着力)を有し、硬化後には接着性(接着力)を有するオルガノゲルを含む。このオルガノゲルを含むことで、被着体に粘着力を利用して仮止めし、次いで硬化させることによる接着力を利用して被着体に固定しうるゲルシートを実現できる。
 ゲルシートは、建築物、車両、船舶等の構造物における被着体の接着に用いられる。具体的には、ゲルシートは、金属同士、金属と合成樹脂シート(又はフィルムや成形物)、金属とコンクリート、コンクリートと樹脂シート、コンクリート同士を強固に接着することが可能である。ここで、接着用途を有する粘着とは、「硬化前は粘着力を有して常温で貼合せ可能であり、熱や光等の付与により架橋・硬化し、接着強度が向上すること」と定義されるものである。なお、本明細書において、常温とは23℃±2℃を意味する。
 オルガノゲルは、
(i)(メタ)アクリレート系樹脂からなる高分子マトリックスと、硬化性を有する可塑成分と、この可塑成分と反応性を有する硬化剤とを含み、
(ii)(1)23℃において、1.0×103~5.0×104Paの貯蔵弾性率及び0.01~2の損失係数(周波数0.01Hz時)、1.0×104~1.0×107Paの貯蔵弾性率及び0.01~2の損失係数(周波数100Hz時)で表される粘弾特性を有し、かつ(2)23℃において、硬化前に、0.01~0.15N/mm2の粘着力、硬化後に、3N/mm2以上の引張せん断接着強さ、及び1N/mm2以上の引張接着強さを有する。
 (1)各種物性
 ゲル状の形態は、例えば、23℃で測定した貯蔵弾性率及び損失係数の値において、周波数0.01Hzにおける貯蔵弾性率が1.0×103~5.0×104Pa、損失係数が0.01~2であり、周波数100Hzにおける貯蔵弾性率が1.0×104~1.0×107Pa、損失係数が0.01~2の物性で表される形態が挙げられる。貯蔵弾性率及び損失係数を合わせて粘弾特性という。
 上記粘弾特性は、ゲルシートがコンクリート構造物のような被着体表面の凹凸に入り込んで接着する密着性の評価であり、被着体へのゲルシートの接触面積や、ゲルシート自身の変形性を示す。また、粘弾特性は、ゲルシートの凝集力、すなわち耐破壊強さの評価値ともなる。
 0.01Hz(低周波数域)における粘弾特性は、低速での微小な変形過程におけるゲルシートの濡れ粘着力、クリープ挙動(塑性変形)等の指標となる。例えば、被着体に貼り付けた場合、0.01Hzにおける貯蔵弾性率が高過ぎたり、損失係数が低すぎたりすると、ゲルシートは良好な変形ができず、密着性が低下することがある。また、逆に、貯蔵弾性率が低過ぎたり、損失係数が高過ぎたりすると、ゲルシートの凝集性が低下し、形状保持性が低下することがある。
 100Hz(高周波数域)における粘弾特性は、高速の変形過程におけるゲルシートの被着体への追従性、剥離挙動等の指標となる。例えば、被着体に貼り付けた場合、100Hzにおける貯蔵弾性率が高過ぎたり、損失係数が低過ぎたりすると、ゲルシートが車両等の通過による振動等に追従できず剥離が生じやすくなる。また、逆に、貯蔵弾性率が低過ぎたり、損失係数が高過ぎたりすると、被着体への貼り直しがしづらいことがある。
[規則91に基づく訂正 16.02.2016] 
 なお、周波数0.01Hzにおける貯蔵弾性率は1.0×103~5.0×104Pa、損失係数は0.01~2であり、周波数100Hzにおける貯蔵弾性率は1.0×104~1.0×107Pa、損失係数は0.01~2であることがより好ましい。周波数0.01Hzにおける貯蔵弾性率は1.0×103Pa、3.0×103Pa、5.0×103Pa、8.0×103Pa、1.0×104Pa、3.0×104Pa、5.0×104Paを取りえる。周波数0.01Hzにおける損失係数は0.01、0.1、0.5、1、1.5、2を取りえる。周波数100Hzにおける貯蔵弾性率は1.0×104Pa、5.0×104Pa、1.0×105Pa、5.0×105Pa、1.0×106Pa、5.0×106Pa、1.0×107Paを取りえる。周波数100Hzにおける損失係数は0.01、0.1、0.5、1、1.5、2を取りえる。
 また、23℃から120℃まで5℃/分で昇温した際の貯蔵弾性率の最小値が1.0×101Pa~1.0×103Paの範囲内であることが好ましい。この最小値を有する粘着性ゲルシートは、硬化時に被着体表面の凹凸に入り込んで接着する密着性を発現し、より強固に被着体同士を固定できる。最小値は1.0×101Pa、4.0×101Pa、7.0×101Pa、1.0×102Pa、4.0×102Pa、7.0×102Pa、1.0×103Paを取りえる。より好ましい最小値は1.0×101~1.0×102Paである。この最小値は、50~120℃の範囲内で示されることが好ましい。
 所定の粘着力とは、ゲルシートの被着体への粘着状態を維持しうる力である。粘着力は0.01~0.15N/mm2であることが好ましい。0.01N/mm2未満の場合、被着体に対する粘着力が十分でないことがある。0.15N/mm2より高い場合、粘着力が強すぎて作業性が低下することがある。粘着力は0.01N/mm2、0.05N/mm2、0.07N/mm2、0.1N/mm2、0.12N/mm2、0.15N/mm2を取りえる。より好ましい粘着力は、0.05~0.15N/mm2である。
 所定の接着力とは、ゲルシートの硬化後において、ゲルシートの被着体への接着状態を維持しうる力である。接着力は、引張せん断接着強さで表すと、3N/mm2以上であることが好ましい。3N/mm2未満であると被着体への接着力が低下し、耐荷力が不足することがある。引張せん断接着強さは3N/mm2、5N/mm2、10N/mm2、20N/mm2、30N/mm2、40N/mm2、50N/mm2を取りえる。より好ましい引張せん断接着強さは、5~20N/mm2である。
 また、接着力は、引張接着強さで表すと、1N/mm2以上であることが好ましい。1N/mm2未満であると被着体への接着力が低下し、耐荷力が不足することがある。この接着力に上限は無く、より高いほど好ましい。引張接着強さは1N/mm2、3N/mm2、5N/mm2、10N/mm2、20N/mm2、30N/mm2、40N/mm2、50N/mm2を取りえる。
 ゲルシートの厚さは、作業時にシートの形状を維持し得る厚さであれば特に限定されない。例えば0.5~5mmである。厚さは0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mmを取りえる。
 オルガノゲルが、硬化後に、40~90℃のガラス転移温度及び1.0×107~4.0×107Paの引張貯蔵弾性率(180℃時)を更に有することが好ましい。この範囲のガラス転移温度及び引張貯蔵弾性率を有することで、硬化時の収縮を抑制し、硬化後においても十分な接着強度を確保することが可能であるため、接着耐久性を向上できる。また、このオルガノゲルは、幅広い温度域で安定した形状保持性を有しているため、樹脂ダレを起こさず作業性を改善できる。
 ガラス転移温度が40℃未満の場合、常温における弾性率の低下により接着強度が低下することがある。90℃より高い場合、熱応力による収縮が大きくなり接着耐久性が低下することがある。ガラス転移温度は40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃を取りえる。ガラス転移温度は55~75℃であることがより好ましい。
 引張貯蔵弾性率が1.0×107Pa未満の場合、接着強度が低下することがある。4.0×107Paより高い場合、熱応力による収縮が大きくなり接着耐久性が低下することがある。引張貯蔵弾性率は1.0×107Pa、1.5×107Pa、2.0×107Pa、2.5×107Pa、3.0×107Pa、3.5×107Pa、4.0×107Paを取りえる。引張貯蔵弾性率は1.5×107~3.5×107Paであることがより好ましい。
 (2)高分子マトリックス
 高分子マトリックスは、(メタ)アクリレート系樹脂からなる。(メタ)アクリレート系樹脂としては、高分子マトリックスを構成し、可塑成分と硬化剤とをマトリックス内に包含し得る樹脂であれば特に限定されない。(メタ)アクリレート系樹脂は、ベンゼン骨格を有することが好ましい。(メタ)アクリレート系樹脂の一例としては、単官能(メタ)アクリレートモノマーと多官能(メタ)アクリレートモノマーとの共重合体に由来する樹脂が挙げられる。両モノマーは、上記粘弾性のオルガノゲルを得られるものから選択される。その指標として、SP値がある。
 SP値は、Fedorsの方法〔Robert F.Fedors、Polymer Engineering and Science、14、147-154(1974)〕により計算された値である。SP値δは、置換基の凝集エネルギーEcoh[cal/mol]及びモル分子容積V[cm3/mol]から下記式
 δ=[ΣEcoh/ΣV]1/2
を用いて算出できる。SP値の単位には、従来慣用的に使用されている単位「(cal/cm31/2」を用いる。この単位は、以下の式 1(cal/cm31/2=2.05(MPa)1/2によってSI単位「(MPa)1/2」に換算できる。
 2種類以上の成分の混合物である場合、SP値は、下記式によって定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 (上記式中、nは混合物を構成する成分の数を表し、δiは第i番目の成分のSP値を表し、φiは第i番目の成分の重量組成比を表す)
 本明細書においてはSP値の単位に「((cal/cm31/2」を用いる。
 SP値は、9.5~11.5であることが好ましい。この範囲のモノマーは、硬化性を有する可塑成分に対して、相溶性がよく、重合させるとオルガノゲルの骨格に可塑効果を発現させることができ、良好な粘着力及びアンカー効果の発現により接着力を向上できる。SP値は9.5、9.55、9.6、10、10.5、11、11.5を取りえる。SP値は9.55以上であることがより好ましく、9.6以上であることが更に好ましい。SP値が11.5より大きいと、可塑成分の内部凝集力が高くなりすぎて、粘着力が低下することがある。
 単官能(メタ)アクリレートモノマーと多官能(メタ)アクリレートモノマーの混合物が上記SP値の範囲内であり、かつ両モノマーの少なくとも一つがベンゼン骨格を有することが好ましい。加えて可塑成分の分子構造中にもベンゼン骨格があると、π-π相互作用によって可塑成分とオルガノゲルの骨格との相溶性が高まり、より良好に可塑効果を発現できる。π-π相互作用とは有機化合物分子の芳香環の間に働く分散力であり、スタッキング相互作用とも呼ばれる。例えば、芳香族化合物は堅固な平面構造をとり、π電子系により非局在化した電子が豊富に存在する為、とくにロンドン分散力が強く発現する。したがって、π電子が増えるほど互いに引き合う力を強くできる。
 単官能(メタ)アクリレートモノマーと多官能(メタ)アクリレートモノマーの少なくとも一つがエポキシ基を有することが好ましい。オルガノゲルの骨格中にエポキシ基があることで硬化性の可塑成分の硬化時に可塑剤とオルガノゲルの骨格とが化学結合して、より強い接着力を得ることができる。
 具体的な単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、
エチルアクリレート(SP値8.89)、エチルメタクリレート(SP値8.88)、n-ブチルアクリレート(SP値8.82)、n-ブチルメタクリレート(SP値8.82)、シクロヘキシルアクリレート(SP値9.26)、シクロヘキシルメタクリレート(SP値9.22)、2-エチルヘキシルアクリレート(SP値8.62)、2-エチルヘキシルメタクリレート(SP値8.63)、イソボルニルアクリレート(SP値8.70)、テトラヒドロフルフリルアクリレート(SP値9.62)、テトラヒドロフルフリルメタクリレート(SP値9.54)、4-ヒドロキシブチルアクリレート(SP値11.64)、4-ヒドロキシブチルメタクリレート(SP値11.39)、2-ヒドロキシエチルアクリレート(SP値12.45)、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(SP値12.06)等の脂肪族(メタ)アクリル系モノマー;
N,N-ジメチルアクリルアミド(SP値10.6)、N,N-ジエチルアクリルアミド(SP値10.2)、N-イソプロピルアクリルアミド(SP値10.6)、N-ヒドロキシエチルアクリルアミド(SP値14.4)、アクリルアミド(SP値14.2)等の(メタ)アクリルアミド系モノマー;
N-ビニルピロリドン(SP値11.4)、N-ビニルカプロラクタム(SP値10.8)、N-ビニルアセトアミド(SP値10.9)、N-アクリロイルモルフォリン(SP値11.2)、アクリロニトリル(SP値11.1);
ベンジルアクリレート(SP値10.14)、ベンジルメタクリレート(SP値10.03)、フェノキシエチルアクリレート(SP値10.12)、フェノキシエチルメタクリレート(SP値10.02)、フェニルジエチレングリコールアクリレート(SP値9.99)、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート(SP値11.37)、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルメタクリレート(SP値11.19)、メチルフェノキシエチルアクリレート(SP値9.54)、メチルフェノキシエチルメタクリレート(SP値9.49)、エトキシ化オルトフェニルフェノールアクリレート(SP値10.08)、1,10-デカンジオールアクリレート(SP値9.34)、1,9-ノナンジオールアクリレート(SP値9.39)等のベンゼン骨格を有する(メタ)アクリル系モノマー;
グリシジルアクリレート(SP値9.91)、グリシジルメタクリレート(SP値9.79)、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(SP値9.57)等のエポキシ基を有する(メタ)アクリル系モノマー
等が挙げられる。
 上記単官能(メタ)アクリレートモノマーの例示中、SP値が9.5~11.5の範囲内のモノマーは単独で使用でき、2種以上組み合わせて使用してもよい。また、モノマーのSP値が9.5未満又は11.5より大きいモノマーは、2種以上混合した際の混合物のSP値を9.5~11.5の範囲に調整することで使用できる。
 具体的な多官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、ビスフェノールA型ジグリシジルエーテルアクリル酸付加物(SP値11.4)、ビスフェノールA型ジグリシジルエーテルメタクリル酸付加物(SP値10.49)、プロピレングリコールジグリシジルエーテルアクリル酸付加物(SP値10.93)、プロピレングリコールジグリシジルエーテルメタクリル酸付加物(SP値10.75)、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテルアクリル酸付加物(SP値10.43)、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテルメタクリル酸付加物(SP値10.32)、グリセリンジグリシジルエーテルアクリル酸付加物(SP値12.32)、グリセリンジグリシジルエーテルメタクリル酸付加物(SP値12.01)、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(EO量10mol)(SP値10.01)、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(EO量30mol)(SP値9.99)、フェニルグリシジルエーテルアクリレート・ヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー(SP値10.75)、フェニルグリシジルエーテルアクリレート・トルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー(SP値10.44)等が挙げられる。EOはエチレンオキサイドを意味する。これら多官能(メタ)アクリレートモノマーは単独で使用でき、2種以上組み合わせて使用してもよい。
 (3)可塑成分
 可塑成分は、オルガノゲルに可塑性を与え、かつそれ自身硬化性を有していれば特に限定されない。例えば、一般的にエポキシ樹脂接着剤に用いられる公知のエポキシ樹脂が挙げられる。
 エポキシ樹脂として、例えば、ビスフェノールF型、ビスフェノールA型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、シクロヘキセンオキシド型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂等が挙げられる。なかでも、ビスフェノールF型、ビスフェノールA型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂は接着強度、耐久性、耐衝撃性、耐熱性等の性能とコストとのバランスに優れるため好ましい。エポキシ系樹脂は、温度25℃において、500~30000mPa・sの範囲の粘度を有することが好ましい。なお、エポキシ系樹脂の粘度はJIS K 7117-1(1999)に従い、ブルックフィールド型回転粘度計を用いて、試験温度25℃で測定した値である。粘度は500mPa・s、3000mPa・s、10000mPa・s、15000mPa・s、20000mPa・s、25000mPa・s、30000mPa・sを取りえる。
 また、上記エポキシ樹脂はベンゼン骨格を有することが好ましい。単官能(メタ)アクリレートモノマーと多官能(メタ)アクリレートモノマーの分子構造中にもベンゼン骨格があると、π-π相互作用によってエポキシ樹脂とオルガノゲルの骨格との相溶性が高まり、より良好に可塑効果を発現できる。π-π相互作用とは有機化合物分子の芳香環の間に働く分散力であり、スタッキング相互作用とも呼ばれる。例えば、芳香族化合物は堅固な平面構造をとり、π電子系により非局在化した電子が豊富に存在するため、特にロンドン分散力を強く発現できる。従って、π電子が増えるほど互いに引き合う力を強くできる。
 上記エポキシ樹脂は、可塑成分中、75~95重量%含まれることが好ましい。含有量が75重量%未満の場合、弾性率の低下により接着強度が低下することがある。95重量%より多い場合、熱応力による収縮が大きくなり接着耐久性が低下することがある。含有量は75重量%、77重量%、80重量%、85重量%、90重量%、92重量%、95重量%を取りえる。含有量は80~90重量%がより好ましい。
 各種物性の欄に記載したガラス転移温度及び引張貯蔵弾性率(180℃時)を更に有するオルガノゲルは、以下の可塑成分を含むことが好ましい。
 まず、ベンゼン骨格を有する液状エポキシ系樹脂は、複数のエポキシ基を有する樹脂であることが好ましい。この樹脂に加えて、(1)温度25℃において、1~10000mPa・sの範囲の粘度を有し、複数のエポキシ基を有する脂肪族系の多官能液状エポキシ系樹脂と、(2)温度25℃において、1~10000mPa・sの範囲の粘度を有し、1つのエポキシ基を有する単官能液状エポキシ系樹脂とのいずれかを更に含むことが好ましい。この樹脂(1)及び/又は(2)を含むことで、硬化時の収縮を抑制し、硬化後においても十分な接着強度を確保することが可能となる。2つの粘度は、1mPa・s、10mPa・s、100mPa・s、1000mPa・s、4000mPa・s、8000mPa・s、10000mPa・sを取りえる。
 脂肪族系の多官能液状エポキシ系樹脂は、可塑成分中、5~25重量%含まれることが好ましい。含有量が5重量%未満の場合、熱応力緩和の効果が十分でなく接着耐久性が低下することがある。25重量%より多い場合、弾性率の低下により接着強度が低下することがある。含有量は5重量%、10重量%、12重量%、14重量%、16重量%、18重量%、20重量%、25重量%を取りえる。含有量は10~20重量%がより好ましい。
 単官能液状エポキシ系樹脂は、可塑成分中、5~25重量%含まれることが好ましい。含有量が5重量%未満の場合、熱応力緩和の効果が十分でなく接着耐久性が低下することがある。25重量%より多い場合、弾性率の低下により接着強度が低下することがある。含有量は5重量%、10重量%、12重量%、14重量%、16重量%、18重量%、20重量%、25重量%を取りえる。含有量は10~20重量%がより好ましい。
 脂肪族系の多官能液状エポキシ系樹脂としては、例えば、非環式脂肪族ポリオール、ポリオキシアルキレンポリオールのジリグリシジルエーテル等が挙げられる。非環式脂肪族ポリオールとしては、例えば、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリカプロラクトンジオールジグリシジルエーテル等が挙げられる。ポリオキシアルキレンポリオールのジリグリシジルエーテルとしては、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(エチレンオキサイド単位の繰り返し数:約1~10)、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(プロピレンオキサイド単位の繰り返し数:約1~10)等が挙げられる。これら多官能液状エポキシ系樹脂は単独で使用でき、2種以上組み合わせて使用してもよい。
 単官能液状エポキシ系樹脂としては、メチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、i-プロピルグリシジルエーテル、n-ブチルグリシジルエーテル、t-ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ラウリルグリシジルエーテル、テトラデシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p-クレジルグリシジルエーテル、p-t-ブチルフェニルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、ジエチレングリコール-t-ブチルエーテルグリシジルエーテル、ジエチレングリコール-2-エチルヘキシルエーテルグリシジルエーテル、ラウリン酸グリシジルエステル等が挙げられる。これら単官能液状エポキシ系樹脂は単独で使用でき、2種以上組み合わせて使用してもよい。
 更に、可塑成分は、多官能液状エポキシ系樹脂と単官能液状エポキシ系樹脂とを両方含んでいてもよい。
 (4)硬化剤
 硬化剤は、上記可塑成分と反応性を有していれば特に限定されない。硬化剤には、例えば、潜在型硬化剤を使用できる。潜在型硬化剤とは、ある一定の温度まではエポキシ基のような反応性基と反応しないが、加熱により活性化温度に達すると反応性基と反応してゲルシートを硬化させる硬化剤を意味する。潜在型硬化剤を用いることにより、ゲルシートのポットライフを向上できるので、加熱する前の未硬化のゲルシートの保存安定性を向上できる。潜在型硬化剤としては、例えば、反応性基がエポキシ系樹脂の場合、その基と反応して可塑成分を硬化できる酸性又は塩基性化合物の中性塩や錯体、ブロック化合物、高融点体、及びマイクロカプセル封入物等の硬化剤(潜在性のエポキシ樹脂硬化剤)を挙げることができる。潜在型硬化剤としては、例えば、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が挙げられる。より具体的には、ジシアンジアミド、ヒドラジド系硬化剤、アミンアダクト系硬化剤、イミダゾール系硬化剤等が挙げられる。
 また、硬化剤としてジシアンジアミドを用いる場合は、アミン系及びイミダゾール系及びその誘導体を硬化促進剤として用いることができる。アミン系として、例えば3-(3,4-ジクロロフェニル)-N,N-ジメチル尿素(DCMU)、イミダゾール系としては、例えば2,4-ジアミノ-6-[2'-メチルイミダゾリル-(1')]-エチル-s-トリアジン(2MZA)が挙げられる
 (5)各成分の含有割合
 高分子マトリックスが、可塑成分100重量部に対して、10~30重量部含まれることが好ましい。含有量が10重量部未満の場合、ゲルシートの凝集性が低下し、形状保持性が低下することがある。30重量部より多い場合、貯蔵弾性率が高くなり、ゲルシートは良好な変形ができず、密着性が低下することがある。含有量は10重量部、12重量部、15重量部、17重量部、20重量部、22重量部、25重量部、27重量部、30重量部を取りえる。より好ましい含有量は10~20重量部である。
 硬化剤の含有量は、その種類に応じて適宜設定できる。例えば、イミダゾール系硬化剤のような触媒反応系の硬化剤を用いた場合、その含有量は、可塑成分量に対して、1~20重量%であることが好ましい。含有量は1重量%、10重量%、12重量%、14重量%、16重量%、18重量%、20重量%を取りえる。また、フェノール系硬化剤や酸無水物系硬化剤等のエポキシ系樹脂と当量反応系の硬化剤を用いた場合、その含有量は、エポキシ系樹脂のエポキシ当量に対して、0.8~1.2当量であることが好ましい。含有量は0.8当量、0.9当量、1当量%、1.1当量、1.2当量を取りえる。
 (6)強化繊維シート
 ゲルシートは強化繊維シートを芯材として備えていてもよい。芯材の形状には織布、編布、不織布、積層布、チョップドストランドマット等が挙げられる。芯材の構成材料として、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、カーボン繊維、ガラス繊維及びポリオレフィン繊維等の強化繊維から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。また、可塑成分の繊維含浸性を高めるため、繊維がアミン系、エポキシ系、メタクリル系シランカップリング剤で処理されていることが好ましい。
 強化繊維シートは、ゲルシートの中及び/又は表面に位置していてもよく、全体に一様に混合して存在してもよい。
 (7)その他
 ゲルシートには、シランカップリング剤が含まれていてもよい。シランカップリング剤を含有することにより、得られるゲルシートと被着体との界面の濡れ性を改善できるので、より接着強度を向上できる。
 ゲルシートには、必要に応じて(例えば、屋外用途での使用に際して等)、安定剤、フィラー、滑剤、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、老化防止剤、耐候安定剤等の当該分野で公知の添加剤が含まれていてもよい。
(粘着性ゲルシートの製造方法)
 ゲルシートは、高分子マトリックスの形成用の単官能(メタ)アクリレートモノマーと多官能(メタ)アクリレートモノマーとを含むモノマー混合物と、重合開始剤、可塑成分及び硬化剤とを含む重合性組成物をシート状に成形する工程(成形工程)と、重合性組成物中のモノマー混合物を重合開始剤にて重合させる工程(重合工程)とを経ることにより製造できる。重合開始剤としては、熱、紫外線、電子線等のエネルギーに応じた公知の重合開始剤を使用できる。モノマー混合物は、上記したように9.5~11.5のSP値を有することが好ましい。この範囲のモノマーは、硬化性を有する可塑成分に対して、相溶性がよく、重合させるとオルガノゲルの骨格に可塑効果を発現させることができ、良好な粘着力及びアンカー効果の発現により接着力を向上できる。
 (1)成形工程
 シート状への成形は、特に限定されず、公知の方法を採用できる。例えば、重合性組成物を所望の形状の型枠に流し込む方法が挙げられる。別の方法として、2枚の樹脂フィルムからなる保護フィルムの間に重合性組成物を流し込み、一定の厚みに保持する方法も挙げられる。
 (2)重合工程
 成形された重合性組成物は、その中のモノマー混合物を重合させることでゲルシートとなる。重合は、例えば、フリーラジカル重合反応、リビングラジカル重合反応、リビングアニオン重合反応等が挙げられる。上記重合反応は、例えば、熱、紫外線、電子線等のエネルギーを与えることにより開始させることができる。
 (3)その他工程
 ゲルシートが強化繊維シートを芯材として備える場合、例えば、次のようにして芯材をゲルシートに含ませることができる。成形工程において、重合性組成物を型枠に流し込む際に、流し込み前、中及び後に強化繊維シートを型枠内に配置する方法が挙げられる。また、ゲルシート上に強化繊維シートを載せ、その上に別のゲルシートを載せることで強化繊維シートを一対のゲルシートで挟む方法も挙げられる。
(一対の被着体の固定方法)
 この固定方法は、一対の被着体を上記ゲルシートと粘着させることで一対の被着体を仮固定する工程(仮固定工程)と、ゲルシートの粘着前又は粘着後のゲルシートの加熱によりゲルシートを硬化させることで一対の被着体を固定する工程(固定工程)とを含む。仮固定工程はゲルシートの粘着力を、固定工程は接着力を利用している。仮固定方法及び固定方法は、特に限定されず、一対の被着体の種類に応じて、適宜行うことができる。
 一対の被着体は、種々選択し得るが、例えば、鋼板とコンクリート構造物とすることができる。この被着体の組み合わせでは、コンクリート構造物をより強化できるという利点がある。仮固定後、鋼板を、鋼板からコンクリート構造物まで達するアンカーボルトにより固定することで、鋼板とコンクリート構造物とをより強固に固定させてもよい。鋼板のゲルシート側面は、予めサンドブラスト処理されていてもよい。また、接着後、鋼板の露出部位に錆止め塗装を施してもよい。
(複合材)
 複合材は、一対の被着体と、一対の被着体間に位置する接着剤層とを備えており、接着剤層は上記ゲルシートに由来している。
 以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。まず、実施例で測定する各種物性の測定方法を記載する。
(粘弾特性)
 〔加熱硬化時の貯蔵弾性率G'の最小値〕
 加熱硬化時の貯蔵弾性率G'の最小値は粘弾性測定装置PHYSICA MCR301(Anton Paar社製)、温度制御システムCTD450にて測定する。直径25mm(±1mm)、厚さ1mm(±0.1mm)の円盤状のゲルシートの試験片を測定開始温度にした粘弾性測定装置のプレートに挟みノーマルフォース0.1Nとなる測定位置に合わせる。更に測定開始温度±1℃を5分間保持した後、歪み5%、周波数10Hz、昇温速度5℃/分、窒素雰囲気、測定間隔30秒、ノーマルフォース0N一定の条件にて23℃から120℃の範囲で動的粘弾性測定を行い貯蔵弾性率G'を測定し最小値を読み取る。なお、プレートはディスポーザブルのφ25mmパラレルディスクとディスポーザブルディッシュを使用する。
 〔貯蔵弾性率G'及び損失係数tanδの測定方法〕
 貯蔵弾性率G'及び損失係数tanδは粘弾性測定装置PHYSICA MCR301(Anton Paar社製)、温度制御システムCTD450、解析ソフトRheoplus、ジオメトリーにはφ8mmの上下格子目加工パラレルプレートを用いて測定する。
 直径10mm、厚さ2mmの円盤状のゲルシート試験片を測定温度にした粘弾性測定装置のプレートに挟みノーマルフォース0.05Nとなるようにプレート間距離を調整する。更に測定温度±1℃を2分間保持した後、歪み1%、周波数0.1~100Hz、温度条件23℃、窒素雰囲気、ノーマルフォース1N一定にする。
 次に周波数が0.1Hzから100Hzの範囲で、測定を高周波数(100Hz)側から行なう。対数昇降、測定点数は5点/桁の条件で動的粘弾性測定を行うことで、貯蔵弾性率G'(Pa)及び損失係数tanδを測定する。
(粘着力測定:プローブタック試験)
 ゲルシートを3×3cmに切断し、両面テープ(スリオンテック社製No.5486)で固定したSUS板に、測定するためのゲルシートの片面を上にして、もう一方の面を用いてゲルシートを貼り付ける。プローブタック試験はテクスチャーアナライザーTX-AT(英弘精機社製)を用いて測定する。プローブには直径10mmのSUS製プローブを用いる。23℃において、1000gの荷重で10秒間、負荷をプローブの粘着面にかけた後、10mm/secの速度でプローブを引き剥がす時の最大荷重(N)を測定する。粘着力は、最大荷重(N)を粘着面の面積で除した値(N/mm2)である。
(接着力の測定)
 〔引張せん断接着強さの測定〕
 ゲルシートを25×12.5mmのサイズに切断し、ゲルシートに設けられた二つの剥離フィルムのうち、一方の剥離フィルムを剥がす。アルコール洗浄後にJIS R 6252:2006に記載の240番研磨紙にて研磨したSPCC鋼板に露出したゲルシートを圧着する。次いで、他方の剥離フィルムを剥がし、露出したゲルシートを、もう一つの同様に前処理したSPCC鋼板に圧着する。送風式オーブンにて120℃で2時間保持して加熱硬化させ、その後常温で放冷したものを引張せん断接着強さ測定用試験片とする。
 次いで、試験片を、引張試験機テンシロン万能試験機UCT-10T(オリエンテック社製)、万能試験機データ処理ソフトUTPS-458X(ソフトブレーン社製)を用い、JISK6850:1999の7の手順に従い、JIS K 7100:1999の記号「23/50」(温度23℃、相対湿度50%)、2級の標準雰囲気下で16時間以上かけて状態調整した後、同じ標準雰囲気下にて引張せん断接着強さ(N/mm2)を測定する。但し、引張速度は、日本接着剤工業会規格JAI-15:2011に倣い、1.0±0.2(mm/分)とする。
 引張せん断接着強さ(N/mm2)は次式により算出する。
 S=P/A
 S:引張せん断接着強さ(N/mm2
 P:破断力(N)
 A:せん断面積(mm2
 〔引張接着強さの測定〕
 JIS R 5201:1997の10.4(供試体の作り方)に準拠して成形したモルタル板(70×70×20mm)の上面に、深さ約1mmの40×40mmの正方形の切り込みを入れる。40×40mmの正方形に切ったゲルシートに設けられた二つの剥離フィルムのうち、一方の剥離フィルムを剥して、モルタル板の切り込みの内側に接着する。
 次いで、他方の剥離フィルムを剥がし、露出したゲルシートにJSCEK531-2010「表面保護材の付着強さ試験方法」に準拠した上部引張用鋼製治具を貼付ける。送風式オーブン中で120℃で2時間保持してゲルシートを加熱硬化させ、その後常温で放冷し、引張接着強さ測定用試験片とする。
 試験片を、JSCEK531-2010に準拠した専用治具を用い、引張試験機テンシロン万能試験機UCT-10T(オリエンテック社製)に取付ける。万能試験機データ処理ソフトUTPS-458X(ソフトブレーン社製)を用い、JSCEK531-2010の4.1の手順に従い、JIS K 7100:1999の記号「23/50」(温度23℃、相対湿度50%)、2級の標準雰囲気下で16時間以上かけて状態調整した後、同じ標準雰囲気下にて引張接着強さ(N/mm2)を測定する。但し、引張速度は、0.5±0.1(mm/分)とする。
 引張接着強さ(N/mm2)は次式により算出する。
 S=P/A
 S:引張接着強さ(N/mm2
 P:破断力(N)
 A:せん断面積(mm2
 (硬化物のガラス転移温度Tg及び引張貯蔵弾性率E’の測定)
 硬化物のサンプルを動的粘弾性測定装置(DMA)にて、以下のように測定する。厚み1mm、長さ40mm、幅10mmに成型した試料を、120℃、2hr加熱硬化させたものを試験片とする。固体粘弾性測定装置には、粘弾性スペクトロメータ EXSTAR DMS6100(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用いる。該試験片の厚み及び幅を測定し、引張制御モードにて窒素雰囲気下で周波数1Hz、昇温速度5℃/分、測定開始温度20℃~測定終了温度220℃、チャック間隔20mm、歪振幅5μm、最小張力/圧縮力100mN、張力/圧縮力ゲイン1.5、力振幅初期値100mNの条件で測定する。装置付属の解析ソフトを用いて解析を行い、tanδの極大値をガラス転移温度Tg[℃]とする。また、引張貯蔵弾性率E’[Pa]は180℃における値とする。なお、試験片の寸法測定には、Mitutoyo Corporation社製 「DIGIMATIC」CD-15タイプを用いる。
 (実施例1)
 粘接着剤組成物製造用の原料として以下のものを使用した(部は重量部)。
 フェノキシジエチレングリコールアクリレート
(共栄社化学社製:ライトアクリレートP2HA):4.5部
 ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物
(昭和電工社製:リポキシSP-1509):10.5部
 2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン
(BASF社製Darocur1173):0.3部
 ビスフェノールAジグリシジルエーテル
(三菱化学社製jER828):100部
 潜在性熱硬化剤
(T&K TOKA社製フジキュア7001):10部
 ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物とフェノキシジエチレングリコールアクリレートに光重合開始剤Darocure1173を溶解させたアクリルモノマー混合溶液を得た。この混合溶液に、ビスフェノールAジグリシジルエーテルと潜在性熱硬化剤フジキュア7001を添加した後、十分に攪拌・脱泡することで粘接着剤組成物を得た。次に、剥離フィルム(東レフィルム加工社製東レセラピールMD(a)(35mm幅、38μmPET))の易剥離処理面上に130×130×2mm厚のシリコンゴム型枠を形成した。型枠内に粘接着剤組成物20gを流し込み拡げた。その上に130×130mmのチョップドストランドマット(日東紡社製MC-600a、目付=600g/m2)を置き、更にその上から粘接着剤組成物20gを流し込んだ。次に、粘着剤組成物の上に剥離フィルムを、易剥離処理面を下にして載せてから手で圧力をかけながら含浸した。その後、小型UV重合機(JATEC社製J-cure1500、メタルハライドランプ型名MJ-1500L)にてコンベアー速度0.4m/分、ワーク間距離150mmの条件で積算光量が約7500mJ/cm2となるようにUV照射することで、2mm厚のゲルシートを作製した。
 実施例2~11及び比較例1~5
 粘接着剤組成物製造用の原料を表1及び2に示すものに変更したこと以外は実施例1と同様にしてゲルシートを作製した。
 なお、表中、jER828はビスフェノールA型液状エポキシ樹脂、jER811はビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(希釈タイプ)、jER604はテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、D.E.R.-431はノボラックフェノール型液状エポキシ樹脂、D.E.R.-337はビスフェノールA型半固形状エポキシ樹脂を意味し、ビスフェノールA型ジグリシジルエーテルアクリル酸付加物はSP値11.4、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(EO10mol)はSP値10.01、グリセリンジグリシジルエーテルアクリル酸付加物はSP値12.32、フェノキシジエチレングリコールアクリレートはSP値9.99、エトキシ化オルトフェニルフェノールアクリレートはSP値10.08、グリシジルメタクリレートはSP値9.79、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテルはSP値9.57、2-ヒドロキシエチルアクリレートはSP値12.45、2-エチルヘキシルアクリレートはSP値8.62を示す。
 実施例1~11及び比較例1~5の各種物性を表3及び4に示す。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表3及び4から、オルガノゲルが、
(i)(メタ)アクリレート系樹脂からなる高分子マトリックスと、硬化性を有する可塑成分と前記可塑成分と反応性を有する硬化剤とを含み、
(ii)(1)23℃において、1.0×103~5.0×104Paの貯蔵弾性率及び0.01~2の損失係数(周波数0.01Hz時)、1.0×104~1.0×107Paの貯蔵弾性率及び0.01~2の損失係数(周波数100Hz時)を有し、かつ(2)硬化前に、0.01~0.15N/mm2の粘着力、硬化後に、3N/mm2以上の引張せん断接着強さ、及び1N/mm2以上の引張接着強さを有することで、
高い粘着力及び接着力を有し、高い形状の維持性を有するゲルシートを提供できることが分かる。
 実施例12~21及び比較例6~7
 粘接着剤組成物製造用の原料を表5及び6に示すものに変更したこと以外は実施例1と同様にしてゲルシートを作製した。表5には、実施例2及び9の値も併せて示す。
 なお、表中、SR-4PGはポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、SR-16Hは1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、SY-40MはC12とC14混合高級アルコールグリシジルエーテル混合物、SY-25LはC10と12混合高級アルコールグリシジルエーテル混含物、PGEはフェニルグリシジルエーテル、jER828はビスフェノールA型液状エポキシ樹脂、jER806はビスフェノールF型液状エポキシ樹脂、jER604はテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、IRGACURE OXE 01は1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)]を意味し、ビスフェノールA型ジグリシジルエーテルアクリル酸付加物はSP値11.4、フェノキシジエチレングリコールアクリレートはSP値9.99を示す。
 実施例12~21及び比較例6~7の各種物性を表7及び8に示す。表7には、実施例2及び9の値も併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 表7及び8から、オルガノゲルが、硬化後に、40~90℃のガラス転移温度及び1.0×107~4.0×107Paの引張貯蔵弾性率(180℃時)を更に有することで、硬化時の収縮を抑制し、硬化後においても十分な接着強度を確保することが可能であるため、接着耐久性を向上できることが判る。また、このオルガノゲルは、幅広い温度域で安定した形状保持性を有しているため、樹脂ダレを起こさず作業性を改善できることがわかる。
 実施例22~24
 粘接着剤組成物製造用の原料を表9に示すものに変更したこと以外は実施例1と同様にしてゲルシートを作製した。表9には、実施例2及び9の値も併せて示す。
 なお、表中、SR-4PGはポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、jER828はビスフェノールA型液状エポキシ樹脂、jER806はビスフェノールF型液状エポキシ樹脂、jER604はテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、キュアゾール2MZAは2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンを意味し、ビスフェノールA型ジグリシジルエーテルアクリル酸付加物はSP値11.4、フェノキシジエチレングリコールアクリレートはSP値9.99を示す。
 実施例22~24の各種物性を表10に示す。表10には、実施例2及び9の値も併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表10から、エポキシ樹脂潜在性熱硬化剤としてフジュキュア以外の物を使用しても、接着耐久性を向上でき、樹脂ダレを起こさず作業性を改善できることがわかる。

Claims (16)

  1. 被着体に対して、硬化前には粘着性を有し、硬化後には接着性を有するオルガノゲルを含む接着用途を有する粘着性ゲルシートであり、
     前記オルガノゲルが、
    (i)(メタ)アクリレート系樹脂からなる高分子マトリックスと、硬化性を有する可塑成分と前記可塑成分と反応性を有する硬化剤とを含み、
    (ii)(1)23℃において、1.0×103~5.0×104Paの貯蔵弾性率及び0.01~2の損失係数(周波数0.01Hz時)、1.0×104~1.0×107Paの貯蔵弾性率及び0.01~2の損失係数(周波数100Hz時)で表される粘弾特性を有し、かつ(2)23℃において、硬化前に、0.01~0.15N/mm2の粘着力、硬化後に、3N/mm2以上の引張せん断接着強さ、及び1N/mm2以上の引張接着強さを有する粘着性ゲルシート。
  2. 前記可塑成分が、温度25℃において、500~30000mPa・sの範囲の粘度を有し、かつベンゼン骨格を有する液状エポキシ系樹脂を含む請求項1に記載の粘着性ゲルシート。
  3. 前記硬化剤が、潜在性のエポキシ樹脂硬化剤である請求項1に記載の粘着性ゲルシート。
  4. 前記(メタ)アクリレート系樹脂が、ベンゼン骨格を有する請求項1に記載の粘着性ゲルシート。
  5. 前記高分子マトリックスが、前記可塑成分100重量部に対して、10~30重量部含まれる請求項1に記載の粘着性ゲルシート。
  6. [規則91に基づく訂正 16.02.2016] 
    前記粘着性ゲルシートが、厚さ0.5~5mmの前記オルガノゲルと、前記オルガノゲル中又は表面上に位置する強化繊維シートとを備える請求項1に記載の粘着性ゲルシート。
  7. 前記被着体が、コンクリート構造物である請求項1に記載の粘着性ゲルシート。
  8. 前記オルガノゲルが、硬化後に、40~90℃のガラス転移温度及び1.0×107~4.0×107Paの引張貯蔵弾性率(180℃時)を更に有する請求項1に記載の粘着性ゲルシート。
  9. 前記ベンゼン骨格を有する液状エポキシ系樹脂が、複数のエポキシ基を有し、前記可塑成分が、(1)温度25℃において、1~10000mPa・sの範囲の粘度を有し、複数のエポキシ基を有する脂肪族系の多官能液状エポキシ系樹脂と、(2)温度25℃において、1~10000mPa・sの範囲の粘度を有し、1つのエポキシ基を有する単官能液状エポキシ系樹脂の一方又は両方を更に含む請求項8に記載の粘着性ゲルシート。
  10. 前記脂肪族系の多官能液状エポキシ系樹脂が、前記可塑成分中、5~25重量%含まれる請求項9に記載の粘着性ゲルシート。
  11. 前記単官能液状エポキシ系樹脂が、前記可塑成分中、5~25重量%含まれる請求項9に記載の粘着性ゲルシート。
  12. 請求項1に記載の粘着性ゲルシートの製造方法であって、
     前記高分子マトリックスの形成用の単官能(メタ)アクリレートモノマーと多官能(メタ)アクリレートモノマーとを含むモノマー混合物と、重合開始剤、硬化性を有する可塑成分及び前記可塑成分と反応性を有する硬化剤とを含む重合性組成物をシート状に成形する工程と、前記重合性組成物中のモノマー混合物を前記重合開始剤で重合させる工程とを有する粘着性ゲルシートの製造方法。
  13. 前記モノマー混合物が、9.5~11.5[(cal/cm31/2]の範囲のSP値を示す請求項12に記載の粘着性ゲルシートの製造方法。
  14. 一対の被着体を請求項1に記載の粘着性ゲルシートと粘着させることで一対の被着体を仮固定する工程と、前記粘着性ゲルシートの粘着前又は粘着後の前記粘着性ゲルシートの加熱により粘着性ゲルシートを硬化させることで前記一対の被着体を固定する工程とを含む一対の被着体の固定方法。
  15. 前記一対の被着体が、鋼板とコンクリート構造物である請求項14に記載の一対の被着体の固定方法。
  16. 一対の被着体と、前記一対の被着体間に位置する接着剤層とを備え、前記接着剤層が請求項1の粘着性ゲルシートに由来する複合材。
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