WO2021201173A1 - 高周波誘電加熱用接着剤、構造体及び構造体の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a high-frequency dielectric heating adhesive, a structure, and a method for manufacturing the structure.
- an adhesive is interposed between the adherends, and a dielectric heat treatment, an induction heat treatment, an ultrasonic welding treatment, a laser welding treatment, or the like is performed. The method of doing is proposed.
- Patent Document 1 discloses that a resin blend of a polyolefin-based resin and a styrene-based copolymer resin and a surface sheet provided with a film layer containing silica are heat-sealed and bonded.
- the film layer described in Patent Document 1 contains a resin blend containing 50 parts by mass of a styrene-based copolymer resin and 5 parts by mass of silica with respect to 100 parts by mass of a polyolefin-based resin.
- the content of the styrene-based copolymer resin in the resin blend contained in the film layer is small. Therefore, for example, when the surface sheet disclosed in Patent Document 1 and the adherend containing the styrene resin are bonded, it is difficult to bond the surface sheet and the adherend in a short time, and the surface sheet Adhesion to the adherend was not sufficient.
- the conventional adhesive containing a styrene resin has room for further improvement in strength characteristics such as fracture toughness.
- An object of the present invention is a high-frequency dielectric heating adhesive containing a styrene resin, which can be bonded in a short time and has improved breaking toughness, and the high-frequency dielectric heating adhesive. It is an object of the present invention to provide a structure to which an adherend is bonded and a method for producing the structure.
- the high-frequency dielectric heating adhesive contains a thermoplastic resin (A), and the thermoplastic resin (A) is a styrene-based copolymer.
- the content of the styrene-based copolymer resin (a1) in the thermoplastic resin (A) containing the polymerized resin (a1) is 40% by volume or more and 100% by volume or less, and the styrene-based copolymer resin (a1).
- the content of the styrene-based monomer unit is 10% by mass or more and 90% by mass or less, the tensile elasticity of the high-frequency dielectric heating adhesive is 20 MPa or more, and the high-frequency dielectric heating adhesive.
- an adhesive for high frequency dielectric heating which has a dielectric property (tan ⁇ / ⁇ 'r) of 0.005 or more. (Tan ⁇ is a dielectric loss tangent at 23 ° C. and a frequency of 40.68 MHz. ⁇ 'r is the relative permittivity at 23 ° C. and a frequency of 40.68 MHz. )
- the high-frequency dielectric heating adhesive preferably further contains a dielectric filler (B) that generates heat when a high-frequency electric field is applied.
- the dielectric filler (B) is preferably at least one selected from the group consisting of zinc oxide, silicon carbide, titanium oxide and barium titanate. ..
- the flow start temperature of the high-frequency dielectric heating adhesive is preferably 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
- the styrene-based copolymer resin (a1) is preferably a styrene-based elastomer.
- the styrene-based copolymer resin (a1) is preferably a hydrogenated resin.
- thermoplastic resin (A) further contains a thermoplastic resin (a2) different from the styrene-based copolymer resin (a1).
- the content of the styrene-based copolymer resin (a1) is 20% by volume or more and 98% by volume or less with respect to the entire high-frequency dielectric heating adhesive. Is preferable.
- the high-frequency dielectric heating adhesive is used by applying a high-frequency electric field of 3 MHz or more and 300 MHz or less.
- the high-frequency dielectric heating adhesive is an adhesive for joining one or more adherends, and in the one or more adherends.
- At least one adherend preferably contains a resin having an aromatic ring.
- the resin having an aromatic ring is preferably a styrene resin.
- the high-frequency dielectric heating adhesive is preferably an adhesive sheet.
- the thickness of the adhesive sheet is preferably 5 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less.
- a step of arranging the high-frequency dielectric heating adhesive according to the above-mentioned aspect of the present invention on one or more adherends, and 3 MHz on the high-frequency dielectric heating adhesive is provided.
- the high-frequency dielectric heating adhesive containing a styrene-based resin can be bonded in a short time and has improved breaking toughness, and the high-frequency dielectric heating adhesive and the high-frequency dielectric heating. It is possible to provide a structure in which an adherend is bonded by an adhesive for use and a method for producing the structure.
- the high-frequency dielectric heating adhesive contains a thermoplastic resin (A).
- the thermoplastic resin (A) contains a styrene-based copolymer resin (a1).
- the content of the styrene-based copolymer resin (a1) in the thermoplastic resin (A) is 40% by volume or more and 100% by volume or less.
- the content of the styrene-based monomer unit in the styrene-based copolymer resin (a1) is 10% by mass or more and 90% by mass or less.
- the tensile elastic modulus of the high-frequency dielectric heating adhesive according to this embodiment is 20 MPa or more.
- the dielectric property (tan ⁇ / ⁇ 'r) of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is 0.005 or more.
- Tean ⁇ is a dielectric loss tangent at 23 ° C. and a frequency of 40.68 MHz.
- ⁇ 'r is the relative permittivity at 23 ° C. and a frequency of 40.68 MHz.
- thermoplastic resin (A) contains a styrene-based copolymer resin (a1).
- the thermoplastic resin (A) may or may not contain the thermoplastic resin (a2) different from the styrene-based copolymer resin (a1), or may not contain the thermoplastic resin (a2).
- the thermoplastic resin (a2) will be described later.
- the content of the styrene-based copolymer resin (a1) with respect to the entire thermoplastic resin (A) is 40% by volume or more and 100% by volume or less on a volume basis. If the content of the styrene-based copolymer resin (a1) with respect to the entire thermoplastic resin (A) is 40% by volume or more, for example, the high-frequency dielectric heating adhesive is bonded to an adherend containing a resin having an aromatic ring. When this is done, the adhesiveness between the adherend and the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is likely to be improved.
- the content of the styrene-based copolymer resin (a1) in the thermoplastic resin (A) is preferably 45% by volume or more, more preferably 50% by volume or more, and 55% by volume or more on a volume basis. It is more preferably 60% by volume or more.
- the upper limit of the content of the styrene-based copolymer resin (a1) in the thermoplastic resin (A) is not particularly limited, and may be, for example, less than 100% by volume or 95% by volume or less on a volume basis. It may be 92% by volume or less, or 90% by volume or less.
- the content of the styrene-based copolymer resin (a1) in the thermoplastic resin (A) is 45% by volume or more, for example, when bonded to an adherend containing a resin having an aromatic ring, the content of the styrene-based copolymer resin (a1) is different from that of the adherend. Adhesiveness tends to be higher.
- the content of the styrene-based copolymer resin (a1) is preferably 20% by volume or more, more preferably 30% by volume or more, more preferably 40% by volume, based on the volume of the entire high-frequency dielectric heating adhesive. It is more preferably 50% by volume or more, and even more preferably 50% by volume or more.
- the content of the styrene-based copolymer resin (a1) is preferably 98% by volume or less, more preferably 95% by volume or less, based on the volume of the entire high-frequency dielectric heating adhesive.
- the content of the styrene-based copolymer resin (a1) with respect to the entire high-frequency dielectric heating adhesive is 20% by volume or more, for example, when bonded to an adherend containing a resin having an aromatic ring, the adherend and the adherend. Adhesiveness tends to be higher. If the content of the styrene-based copolymer resin (a1) with respect to the entire high-frequency dielectric heating adhesive is 98% by volume or less, it becomes easy to improve the dielectric properties of the high-frequency dielectric heating adhesive, and the adhesive force to the adherend. Can be easily improved.
- the amount of the styrene-based monomer unit contained in the styrene-based copolymer resin (a1) is 10% by mass or more and 90% by mass or less on a mass basis.
- the content of the styrene-based monomer unit in the styrene-based copolymer resin (a1) is 10% by mass or more, for example, the adhesiveness to the adherend containing the resin having the aromatic ring of the adhesive for high-frequency dielectric heating. It is easy to improve the heat resistance of the actual usage environment.
- the breaking toughness of the high-frequency dielectric heating adhesive is likely to be improved.
- the adherend is bonded using the high-frequency dielectric heating adhesive and an impact is applied to the structure, it becomes easy to prevent the structure from being destroyed.
- the content of the styrene-based monomer unit in the styrene-based copolymer resin (a1) is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and 25% by mass or more on a mass basis. It is even more preferably 30% by mass or more, even more preferably 40% by mass or more, and even more preferably 50% by mass or more.
- the content of the styrene-based monomer unit in the styrene-based copolymer resin (a1) is preferably 80% by mass or less, and more preferably 70% by mass or less on a mass basis.
- the content of the styrene-based monomer unit in the styrene-based copolymer resin (a1) is 15% by mass or more, for example, when bonded to an adherend containing a resin having an aromatic ring, the adherend. Adhesion with and tends to be higher.
- the content of the styrene-based monomer unit in the styrene-based copolymer resin (a1) is 80% by mass or less, the fracture toughness of the high-frequency dielectric heating adhesive tends to be higher.
- the styrene-based copolymer resin represents a resin obtained by copolymerizing a styrene-based monomer and another monomer. That is, the styrene-based copolymer resin contains a styrene-based monomer unit and another monomer unit different from the styrene-based monomer unit.
- the styrene-based monomer represents a monomer having a styrene skeleton.
- the styrene-based resin is a resin having a styrene skeleton, and is a styrene-based homopolymer resin (a homopolymer containing a styrene-based monomer unit) and a styrene-based copolymer resin (styrene-based monopolymer). Represents at least one of (copolymers containing metric units).
- the styrene-based copolymer resin (a1) is a combination of, for example, a styrene-based monomer such as ⁇ -methylstyrene or ⁇ -methylstyrene and an aliphatic monomer (a monomer having an aliphatic compound skeleton). Examples thereof include a resin obtained by polymerization.
- the styrene-based copolymer resin may be a hydrogenated styrene-based resin (hydrogenated resin) obtained by hydrogenating a copolymer resin of a styrene-based monomer and an aliphatic monomer.
- the styrene-based copolymer resin (a1) is preferably a styrene-based elastomer.
- the styrene-based copolymer resin (a1) includes a styrene-based elastomer.
- the styrene-based copolymer resin (a1) is a styrene-based elastomer, the fracture toughness of the high-frequency dielectric heating adhesive can be more easily improved.
- the styrene-based elastomer include a styrene-conjugated diene copolymer and a styrene-olefin copolymer.
- styrene-conjugated diene copolymer examples include a styrene-butadiene copolymer, a styrene-butadiene-styrene copolymer (SBS), a styrene-butadiene / butylene-styrene copolymer, and a styrene-isoprene copolymer.
- SBS styrene-butadiene-styrene copolymer
- SBS styrene-butadiene-styrene copolymer
- styrene-butadiene / butylene-styrene copolymer examples include a styrene-isoprene copolymer.
- Unhydrogenated styrene-conjugated diene copolymers such as styrene-isoprene-styrene copolymer (SIS), styrene-ethylene / isoprene-styrene copolymer; styrene-ethylene / propylene-styrene copolymer (SEPS), and Examples thereof include hydrogenated styrene-conjugated diene copolymers such as styrene-ethylene / butylene-styrene copolymer (SEBS).
- the styrene-based elastomer may be a hydrogenated product (hydrogenated resin) or an unhydrogenated product.
- the styrene-based copolymer resin (a1) is preferably a hydrogenated resin, and more preferably a hydrogenated resin of a styrene-based elastomer. If the styrene-based copolymer resin (a1) is a hydrogenated resin, reduction due to ozone deterioration is less likely to occur, and the weather resistance of the high-frequency dielectric heating adhesive is likely to be improved. By improving the weather resistance, for example, a decrease in fracture toughness over time is suppressed.
- the styrene-based copolymer resin (a1) may be used alone or in combination of two or more.
- SBS styrene-butadiene-styrene copolymer
- SIS styrene-isoprene-styrene copolymer
- SEBS styrene-ethylene / butylene-styrene copolymer
- SEBS styrene-ethylene / butylene-styrene copolymer
- thermoplastic resin (a2) is a component that may be contained in the thermoplastic resin (A), if necessary.
- the content of the thermoplastic resin (a2) in the thermoplastic resin (A) is 0% by volume or more and 60% by volume or less on a volume basis.
- the content of the thermoplastic resin (a2) in the thermoplastic resin (A) is preferably more than 0% by volume on a volume basis. It is more preferably 5% by volume or more, further preferably 8% by volume or more, and even more preferably 10% by volume or more.
- the content of the thermoplastic resin (a2) in the thermoplastic resin (A) is preferably 55% by volume or less on a volume basis. , 50% by volume or less, more preferably 45% by volume or less, and even more preferably 40% by volume or less.
- thermoplastic resin (a2) is more than 0% by volume, it is easier to impart heat resistance to the high-frequency dielectric heating adhesive. If the content of the thermoplastic resin (a2) is 55% by volume or less, the content of the styrene-based copolymer resin (a1) in the thermoplastic resin (A) increases. Therefore, for example, a resin having an aromatic ring. When joined to an adherend containing the above, the adhesiveness with the adherend tends to be higher.
- the type of the thermoplastic resin (a2) is not particularly limited.
- the thermoplastic resin (a2) as long as it is a resin different from the styrene-based copolymer resin (a1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the thermoplastic resin (a2) is a resin different from the styrene-based copolymer resin (a1). Therefore, in the present embodiment, the styrene-based resin as the thermoplastic resin (a2) does not contain the styrene-based copolymer resin (a1).
- the styrene-based resin as the thermoplastic resin (a2) may be referred to as the styrene-based resin (a3) for convenience.
- the thermoplastic resin (a2) is, for example, a polyolefin resin, a polyolefin resin having a polar moiety, a styrene resin (a3), a polyacetal resin, or a polycarbonate resin from the viewpoints of easy melting and heat resistance. It is preferably at least one selected from the group consisting of resins, polyacrylic resins, polyamide resins, polyimide resins, polyvinyl acetate resins, phenoxy resins, polyester resins, polyphenylene sulfide resins and polyphenylene ether resins. ..
- the thermoplastic resin (a2) is more preferably a polyolefin-based resin or a polyphenylene ether resin, and further preferably a polyolefin-based resin. If the thermoplastic resin (a2) is a polyolefin-based resin or a polyphenylene ether resin, the compatibility with the styrene-based copolymer resin (a1) is high, and high adhesive strength can be easily obtained. Further, if the thermoplastic resin (a2) is a polyolefin resin, the high-frequency dielectric heating adhesive is likely to melt when a high-frequency electric field is applied, so that high adhesive strength can be easily obtained.
- the polyolefin-based resin includes a polyolefin-based resin having a polar moiety and a polyolefin-based resin having no polar moiety, and when specifying the presence or absence of a polar moiety, the polyolefin-based resin having a polar moiety or the polarity. Described as a polyolefin resin having no site.
- thermoplastic resin (a2) is a polyolefin resin having a polar moiety.
- the thermoplastic resin (a2) may be a polyolefin resin having no polar moiety.
- the polyolefin-based resin as the thermoplastic resin (a2) includes, for example, resins composed of homopolymers such as polyethylene, polypropylene, polybutene and polymethylpentene, and ethylene, propylene, butene, hexene, octene and 4-. Examples thereof include ⁇ -olefin resins made of a monomer copolymer selected from the group consisting of methylpentene and the like.
- the polyolefin-based resin as the thermoplastic resin (a2) may be a single resin or a combination of two or more resins.
- the polar part in the polyolefin-based resin having a polar part is not particularly limited as long as it can impart polarity to the polyolefin-based resin.
- a polyolefin-based resin having a polar moiety is preferable because it exhibits high adhesive strength to an adherend.
- the high-frequency dielectric heating adhesive contains a polyolefin resin having a polar portion as the thermoplastic resin (a2) because the dielectric properties tend to be high and the adhesive force to the adherend is increased.
- the polyolefin-based thermoplastic resin having a polar moiety may be a copolymer of an olefin-based monomer and a monomer having a polar moiety. Further, the polyolefin-based thermoplastic resin having a polar moiety may be a resin obtained by introducing a polar moiety into a polyolefin-based resin obtained by polymerization of an olefin-based monomer by modification such as an addition reaction.
- the type of the olefin-based monomer constituting the polyolefin-based resin having a polar moiety is not particularly limited.
- the olefin-based monomer include ethylene, propylene, butene, hexene, octene, 4-methyl-1-pentene and the like.
- the olefin-based monomer may be used alone or in combination of two or more.
- Ethylene and propylene are preferable as the olefin-based monomer from the viewpoint of excellent mechanical strength and stable adhesive properties.
- the olefin-derived structural unit in the polyolefin-based resin having a polar moiety is preferably ethylene or a propylene-derived structural unit.
- Examples of the polar moiety include a hydroxyl group, a carboxy group, a vinyl acetate structure, an acid anhydride structure, and the like.
- Examples of the polar moiety include an acid-modified structure introduced into the polyolefin resin by acid modification.
- the acid-modified structure as a polar site is a site introduced by acid-modifying a thermoplastic resin (for example, a polyolefin resin).
- a thermoplastic resin for example, a polyolefin resin
- the compound used for acid modification of the polyolefin resin include an unsaturated carboxylic acid derivative component derived from any of an unsaturated carboxylic acid, an acid anhydride of the unsaturated carboxylic acid, and an ester of the unsaturated carboxylic acid.
- a polyolefin-based resin having an acid-modified structure may be referred to as an acid-modified polyolefin-based resin.
- unsaturated carboxylic acids examples include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and citraconic acid.
- Examples of the acid anhydride of the unsaturated carboxylic acid include acid anhydrides of unsaturated carboxylic acids such as maleic anhydride, itaconic anhydride and citraconic anhydride.
- ester of unsaturated carboxylic acid examples include methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, dimethyl maleate, monomethyl maleate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, and dimethyl itaconic acid.
- Esters of unsaturated carboxylic acids such as diethyl itaconic acid, dimethyl citraconic acid, diethyl citraconic acid and dimethyl tetrahydrohydride phthalate.
- the styrene-based resin (a3) as the thermoplastic resin (a2) may be a homopolymer of a styrene-based monomer (polystyrene: PS).
- PS polystyrene
- PS may be general-purpose polystyrene resin (GPPS resin) or impact-resistant polystyrene resin (HIPS resin).
- GPPS resin general-purpose polystyrene resin
- HIPS resin impact-resistant polystyrene resin
- the impact-resistant polystyrene resin (HIPS resin) is a resin containing a GPPS resin and a rubber-like elastic body.
- the polyphenylene ether resin as the thermoplastic resin (a2) may be, for example, a homopolymerized resin of polyphenylene ether or a copolymer resin of polyphenylene ether. Further, it may be a modified polyphenylene ether resin which is a polymer alloy of the polyphenylene ether resin and a resin other than the polyphenylene ether resin.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment may contain a dielectric filler (B), and may not contain the dielectric filler (B) as long as the desired dielectric properties can be obtained.
- the dielectric filler (B) is a filler that generates heat when a high-frequency electric field is applied.
- a high-frequency electric field is an electric field whose direction is reversed at high frequencies.
- the dielectric filler (B) is preferably a filler that generates heat when a high-frequency electric field having a frequency range of 3 MHz or more and 300 MHz or less is applied.
- the dielectric filler (B) is preferably a filler that generates heat when a high frequency electric field having a frequency of 13.56 MHz, 27.12 MHz, 40.68 MHz or the like is applied, in the frequency range of 3 MHz or more and 300 MHz or less.
- the dielectric filler (B) includes zinc oxide, silicon carbide (SiC), anatase-type titanium oxide, barium titanate, barium titanate, lead titanate, potassium niobate, rutyl-type titanium oxide, and aluminum hydrated aluminum silicate. It is preferable to use one kind or a combination of two or more kinds of an inorganic material having crystalline water such as hydrated aluminosilicate of an alkali metal or an inorganic material having crystalline water such as hydrated aluminosilicate of an alkaline earth metal.
- the dielectric filler (B) preferably contains at least one selected from the group consisting of zinc oxide, silicon carbide, barium titanate and titanium oxide, and is selected from the group consisting of zinc oxide, barium titanate and titanium oxide. It is more preferable that it is at least one of them.
- the dielectric filler (B) has a wide variety of types, can be selected from various shapes and sizes, and can improve the adhesive properties and mechanical properties of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the application. It is more preferably zinc oxide. By using zinc oxide as the dielectric filler (B), a colorless high-frequency dielectric heating adhesive can be obtained. Zinc oxide has the lowest density among the dielectric fillers, so when the adherend is bonded using a high-frequency dielectric heating adhesive containing zinc oxide as the dielectric filler (B), an adhesive containing another dielectric filler. It is difficult to increase the total weight of the bonded body as compared with the case of using.
- Zinc oxide is not too hard among ceramics, so it does not easily damage the high-frequency dielectric heating adhesive manufacturing equipment. Since zinc oxide is an inert oxide, it causes little damage to the thermoplastic resin even when blended with the thermoplastic resin.
- the titanium oxide as the dielectric filler (B) is preferably at least one of anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide, and more preferably anatase-type titanium oxide from the viewpoint of excellent dielectric properties. ..
- the volume content of the dielectric filler (B) in the high-frequency dielectric heating adhesive is preferably 5% by volume or more, more preferably 8% by volume or more, and further preferably 10% by volume or more. ..
- the volume content of the dielectric filler (B) in the high-frequency dielectric heating adhesive is preferably 50% by volume or less, more preferably 40% by volume or less, and further preferably 35% by volume or less. , 25% by volume or less is more preferable.
- the volume content of the dielectric filler (B) in the high-frequency dielectric heating adhesive is 50% by volume or less, it is possible to prevent the strength of the adhesive from decreasing, and as a result, the bonding strength is increased by using the adhesive. Can be prevented from decreasing.
- the adhesive for high-frequency dielectric heating according to the present embodiment is an adhesive sheet
- the volume content of the dielectric filler (B) in the adhesive sheet is 50% by volume or less, so that flexibility as a sheet is obtained. Since it is easy to prevent a decrease in toughness, it is easy to process an adhesive sheet for high-frequency dielectric heating into a desired shape in a subsequent step.
- the total volume of the thermoplastic resin (A) and the dielectric filler (B) is relative to the total volume.
- the volume content of the dielectric filler (B) is preferably 5% by volume or more, more preferably 8% by volume or more, and further preferably 10% by volume or more.
- the volume content of the dielectric filler (B) is preferably 50% by volume or less, more preferably 40% by volume or less, based on the total volume of the thermoplastic resin (A) and the dielectric filler (B). , 35% by volume or less, and even more preferably 25% by volume or less.
- the volume average particle size of the dielectric filler (B) is preferably 1 ⁇ m or more, more preferably 2 ⁇ m or more, and further preferably 3 ⁇ m or more.
- the volume average particle size of the dielectric filler (B) is preferably 30 ⁇ m or less, more preferably 25 ⁇ m or less, and even more preferably 20 ⁇ m or less.
- the high-frequency dielectric heating adhesive exhibits high heat generation performance when a high-frequency electric field is applied, and the adhesive layer is strong with the adherend in a short time. Can be glued to.
- the high-frequency dielectric heating adhesive exhibits high heat generation performance when a high-frequency electric field is applied, and the adhesive layer is strong with the adherend in a short time. Can be glued to.
- the adhesive for high-frequency dielectric heating according to the present embodiment is an adhesive sheet
- the volume average particle diameter of the dielectric filler (B) is 30 ⁇ m or less, so that the strength of the adhesive sheet for high-frequency dielectric heating can be prevented from decreasing. ..
- the volume average particle size of the dielectric filler (B) is measured by the following method.
- the particle size distribution of the dielectric filler (B) is measured by the laser diffraction / scattering method, and the volume average particle size is calculated from the result of the particle size distribution measurement according to JIS Z 8819-2: 2001.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment may or may not contain an additive.
- the additive includes, for example, a tackifier, a plasticizer, a wax, a colorant, an antioxidant, an ultraviolet absorber, an antibacterial agent, and a coupling.
- Organic fillers as additives and inorganic fillers are different from dielectric fillers.
- the tackifier and the plasticizer can improve the melting properties and the adhesive properties of the high-frequency dielectric heating adhesive.
- the tackifier include rosin derivatives, polyterpene resins, aromatic-modified terpene resins, hydrides of aromatic-modified terpene resins, terpene phenol resins, kumaron inden resins, aliphatic petroleum resins, aromatic petroleum resins, and aromatics.
- Examples include hydrides of group petroleum resins.
- the plasticizer include petroleum-based process oils, natural oils, dialkyl dibasates, and low molecular weight liquid polymers. Examples of petroleum-based process oils include paraffin-based process oils, naphthenic process oils, aromatic process oils, and the like.
- Examples of the natural oil include castor oil, tall oil and the like.
- Examples of the dialkyl dibasate include dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, and dibutyl adipate.
- Examples of the low molecular weight liquid polymer include liquid polybutene and liquid polyisoprene.
- the content of the additive in the high-frequency dielectric heating adhesive is usually 0.01 based on the total amount of the high-frequency dielectric heating adhesive. It is preferably mass% or more, more preferably 0.05 mass% or more, and even more preferably 0.1 mass% or more.
- the content of the additive in the high-frequency dielectric heating adhesive is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less.
- the adhesive for high frequency dielectric heating preferably does not contain a solvent. According to the solvent-free adhesive for high-frequency dielectric heating, the problem of VOC (Volatile Organic Compounds) caused by the adhesive used for adhesion to the adherend is unlikely to occur.
- VOC Volatile Organic Compounds
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment preferably does not contain carbon or a carbon compound containing carbon as a main component (for example, carbon black or the like) and a conductive substance such as metal.
- the adhesive for high frequency dielectric heating according to the present embodiment is, for example, carbon steel, ⁇ -iron, ⁇ -iron, ⁇ -iron, copper, iron oxide, brass, aluminum, iron-nickel alloy, iron-nickel-chromium alloy, carbon fiber. And preferably does not contain carbon black.
- the content of the conductive substance in the adhesive is independently 7% by mass or less based on the total amount of the adhesive. It is more preferable, it is more preferably 6% by mass or less, further preferably 5% by mass or less, further preferably 1% by mass or less, and further preferably 0.1% by mass or less. preferable.
- the content of the conductive substance in the adhesive is particularly preferably 0% by mass. When the content of the conductive substance in the adhesive is 7% by mass or less, it becomes easy to prevent the problem of carbonization of the adhesive portion and the adherend due to electrical dielectric breakdown during the dielectric heating treatment.
- the total content of the thermoplastic resin (A) and the dielectric filler (B) in the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. It is more preferably 93% by mass or more, further preferably 95% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
- the tensile elastic modulus of the high-frequency dielectric heating adhesive according to this embodiment will be described.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to this embodiment has a tensile elastic modulus of 20 MPa or more.
- the tensile elasticity of the high-frequency dielectric heating adhesive is less than 20 MPa, when an impact is applied to the structure when the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend are joined, the high-frequency dielectric heating adhesive is released. It is easy to be destroyed. Further, the handleability of the high-frequency dielectric heating adhesive when joining the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend is lowered, and the workability is lowered.
- the upper limit of the tensile elastic modulus in the high-frequency dielectric heating adhesive is not particularly limited, and may be, for example, 2000 MPa or less. If the tensile elastic modulus of the high-frequency dielectric heating adhesive is excessively high, for example, the workability when cutting the high-frequency dielectric heating adhesive to a predetermined size may be lowered.
- the tensile elastic modulus of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is preferably 50 MPa or more, more preferably 100 MPa or more, further preferably 200 MPa or more, and more preferably 500 MPa or more. It is even more preferably 750 MPa or more, and even more preferably 1000 MPa or more.
- the tensile elastic modulus of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is preferably 1900 MPa or less, more preferably 1800 MPa or less, and further preferably 1500 MPa or less.
- the tensile elasticity of the high-frequency dielectric heating adhesive is 50 MPa or more, even if an impact is applied to the structure when the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend are bonded, the high-frequency dielectric heating adhesive is adhered. Destruction of the agent is more likely to be suppressed.
- the handleability of the high-frequency dielectric heating adhesive when joining the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend becomes higher, and the processability becomes higher.
- the tensile elastic modulus of the high-frequency dielectric heating adhesive is 1900 MPa or less, processing for cutting the structure obtained by joining the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend to a predetermined size. The sex becomes higher.
- the tensile elongation at break is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and further preferably 20% or more.
- the tensile elongation at break is preferably 1500% or less, more preferably 1000% or less, further preferably 750% or less, and 500%. It is even more preferably less than or equal to, more preferably 200% or less, and even more preferably 100% or less.
- the tensile elongation at break of the high-frequency dielectric heating adhesive is 5% or more, high-frequency dielectric heating is applied even if an impact is applied to the structure when the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend are joined.
- the adhesive is less likely to be broken. Further, the handleability of the high-frequency dielectric heating adhesive when joining the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend is improved, and the processing becomes easier.
- the tensile elongation at break is 1500% or less, it becomes easy to process when the high-frequency dielectric heating adhesive is cut to a predetermined size.
- the tensile elastic modulus of the high-frequency dielectric heating adhesive can be measured in accordance with JIS K 7161-1: 2014 and JIS K 7127: 1999. Further, in the present specification, the tensile elongation at break of the high-frequency dielectric heating adhesive can be measured in accordance with JIS K 7161-1: 2014 and JIS K 7127: 1999.
- the dielectric properties (tan ⁇ / ⁇ 'r) of the high-frequency dielectric heating adhesive according to this embodiment will be described.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment has a dielectric property (tan ⁇ / ⁇ 'r) of the high-frequency dielectric heating adhesive of 0.005 or more.
- Tean ⁇ is a dielectric loss tangent at 23 ° C. and a frequency of 40.68 MHz.
- ⁇ 'r is the relative permittivity at 23 ° C. and a frequency of 40.68 MHz.
- the dielectric property of the high-frequency dielectric heating adhesive is 0.005 or more, the high-frequency dielectric heating adhesive tends to generate heat during the dielectric heating treatment, and the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend are separated from each other. It becomes easy to bond firmly in a short time.
- the dielectric property of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is more preferably 0.008 or more, and further preferably 0.010 or more.
- the dielectric property of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is 0.008 or more, the high-frequency dielectric heating adhesive is more likely to generate heat during the dielectric heating treatment, and the high-frequency dielectric heating adhesive And the adherend can be easily firmly bonded in a short time.
- the upper limit of the dielectric properties of the high-frequency dielectric heating adhesive according to this embodiment is not particularly limited.
- the dielectric property of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment may be, for example, 0.1 or less, 0.08 or less, or 0.05 or less.
- the dielectric properties of the high-frequency dielectric heating adhesive may satisfy, for example, 0.005 or more and 0.1 or less. When the dielectric property of the high-frequency dielectric heating adhesive is 0.1 or less, overheating is easily suppressed, and damage to the portion where the adherend and the high-frequency dielectric heating adhesive are in contact is unlikely to occur.
- the dielectric property (tan ⁇ / ⁇ 'r) is a value obtained by dividing the dielectric loss tangent (tan ⁇ ) measured using an impedance material device or the like by the relative permittivity ( ⁇ 'r) measured using an impedance material device or the like. Is.
- the dielectric loss tangent (tan ⁇ ) and the relative permittivity ( ⁇ 'r) as the dielectric properties of the high-frequency dielectric heating adhesive can be easily and accurately measured using an impedance material analyzer.
- the details of the method for measuring the dielectric properties of the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend are as follows. First, a sheet for measuring a high-frequency dielectric heating adhesive is obtained.
- a measuring sheet having a uniform thickness is obtained by cutting out or cutting out from the structure.
- a sheet for measurement is obtained by forming a sheet with a heat press or the like.
- the thickness of the measurement sheet is, for example, 10 ⁇ m or more and 2 mm or less.
- the sheet thus obtained was subjected to a relative permittivity ( ⁇ 'r) and a dielectric loss tangent (tan ⁇ ) under the condition of a frequency of 40.68 MHz at 23 ° C. using an RF impedance material analyzer E4991A (manufactured by Agent). Each is measured and the value of the dielectric property (tan ⁇ / ⁇ 'r) is calculated.
- the flow start temperature is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, further preferably 120 ° C. or higher, and 140 ° C. or higher. Is even more preferable.
- the flow start temperature is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 220 ° C. or lower, further preferably 200 ° C. or lower, and 180 ° C. or lower. Is even more preferable.
- the flow start temperature of the high-frequency dielectric heating adhesive is 80 ° C. or higher, the structure manufactured by using the high-frequency dielectric heating adhesive can easily obtain heat resistance in general life.
- the flow start temperature of the high-frequency dielectric heating adhesive is 250 ° C. or less, it is easy to prevent the time required for melting the high-frequency dielectric heating adhesive from becoming long at the time of joining, and the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend. It is easy to obtain the bonding strength with.
- the flow start temperature can be measured by the method described in the item of Examples described later.
- the shape of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is not particularly limited, and is preferably a sheet shape. That is, the adhesive for high-frequency dielectric heating according to the present embodiment is preferably an adhesive sheet (sometimes referred to as an adhesive sheet for high-frequency dielectric heating). Since the adhesive for high-frequency dielectric heating is an adhesive sheet, the time required for the manufacturing process of the structure can be further shortened.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is composed of only one layer of an adhesive layer made of the high-frequency dielectric heating adhesive sheet according to the present embodiment.
- the adhesive for high-frequency dielectric heating is an adhesive sheet for high-frequency dielectric heating consisting of only one layer of the adhesive layer
- the adhesive layer itself corresponds to the adhesive sheet for high-frequency dielectric heating.
- the properties correspond to the morphology and properties of the adhesive layer.
- the high-frequency dielectric heating adhesive sheet preferably comprises only a single adhesive layer.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is preferably an adhesive sheet for high-frequency dielectric heating composed of only a single adhesive layer.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is not limited to the mode of the high-frequency dielectric heating adhesive sheet composed of only one layer of the adhesive layer.
- Another aspect of the high frequency dielectric heating adhesive may be a high frequency dielectric heating adhesive sheet composed of a plurality of layers. In this case, there is also an embodiment in which layers other than the adhesive layer are laminated.
- the adhesive sheet for high-frequency dielectric heating may consist of only one layer of the adhesive layer for high-frequency dielectric heating
- the terms "adhesive sheet for high-frequency dielectric heating” and “adhesive layer” are used in the present specification. , In some cases, they can be interchanged with each other.
- 1A, 1B, and 1C exemplify schematic views of a plurality of aspects of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment.
- the high-frequency dielectric heating adhesive 1A shown in FIG. 1A is an adhesive sheet composed of only a single adhesive layer 10.
- the high-frequency dielectric heating adhesive 1B shown in FIG. 1B is an adhesive sheet having an adhesive layer 10 and a base material 30 that supports the adhesive layer 10.
- the adhesive layer 10 has a first surface 11.
- the base material 30 is not particularly limited as long as it is a member capable of supporting the adhesive layer 10.
- Examples of the base material 30 include a resin sheet containing at least one resin selected from the group consisting of a polyolefin resin, a polyester resin, an acetate resin, an ABS resin, a polystyrene resin, a vinyl chloride resin, and the like.
- the polyolefin resin include polyethylene resin and polypropylene resin.
- Examples of the polyester resin include polybutylene terephthalate resin and polyethylene terephthalate resin.
- the base material 30 may contain a dielectric filler (B).
- the dielectric filler (B) in the adhesive layer 10 and the dielectric filler in the base material 30 are the same as or different from each other.
- the high-frequency dielectric heating adhesive 1C shown in FIG. 1C is an adhesive sheet having an intermediate layer 40 arranged between the adhesive layer 10 and the adhesive layer 20.
- the high-frequency dielectric heating adhesive 1C has a first surface 11 and a second surface 21 opposite to the first surface 11.
- the adhesive layer 10 may satisfy the conditions of the adhesive layer of the high-frequency dielectric heating adhesive sheet according to the present embodiment.
- both the adhesive layer 10 and the adhesive layer 20 are layers of the same composition and properties.
- the adhesive layer 20 is a high frequency dielectric heating adhesive layer that differs from the adhesive layer 10 in at least one of its composition and properties.
- the adhesive layer 20 is a general adhesive layer that is not a high frequency dielectric heating adhesive layer.
- the adhesive layer 20 that is not high-frequency dielectric heat-adhesive is formed of, for example, a layer of a dry-solidified adhesive in which water or a solvent evaporates to dry and solidify, or an adhesive (pressure-sensitive adhesive).
- a layer of adhesive is formed of, for example, a layer of a dry-solidified adhesive in which water or a solvent evaporates to dry and solidify, or an adhesive (pressure-sensitive adhesive).
- the thickness of the adhesive sheet according to the present embodiment is preferably 5 ⁇ m or more, preferably 10 ⁇ m or more. More preferably, it is more preferably 30 ⁇ m or more, and particularly preferably 50 ⁇ m or more.
- the thickness of the adhesive sheet is 5 ⁇ m or more, the heat generation of the adhesive sheet in contact with the adherend is improved when a high frequency is applied, so that the adhesive sheet and the adherend can be easily firmly adhered in a short time. Further, when adhering to the adherend, the adhesive sheet easily follows the unevenness of the adherend, and the adhesive strength is easily developed.
- the thickness of the adhesive layer is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more, further preferably 30 ⁇ m or more, and further preferably 50 ⁇ m or more. Is even more preferable.
- the adhesive sheet for high-frequency dielectric heating is a multi-layered sheet, if the thickness of the adhesive layer is 5 ⁇ m or more, the adhesive layer easily follows the unevenness of the adherend when adhering to the adherend. Strength is easily developed.
- the upper limit of the thickness of the adhesive sheet is not particularly limited. As the thickness of the adhesive sheet increases, the weight of the entire structure obtained by adhering the adhesive sheet and the adherend also increases. Therefore, it is preferable that the adhesive sheet has a thickness within a range that does not cause any problem in actual use, such as workability and handleability. Considering the practicality and moldability of the adhesive sheet for high-frequency dielectric heating, the thickness of the adhesive sheet according to this embodiment is preferably 2000 ⁇ m or less, more preferably 1000 ⁇ m or less, and 600 ⁇ m or less. Is even more preferable. The upper limit of the thickness of the adhesive sheet is preferably the above value regardless of whether the structure is composed of only one layer of the adhesive layer or the multi-layer structure including a plurality of layers including the adhesive layer.
- the adhesive sheet as an adhesive for high-frequency dielectric heating is easier to handle and improves workability at the time of joining with an adherend, as compared with the case of using a liquid adhesive that needs to be applied.
- the adhesive sheet as an adhesive for high-frequency dielectric heating can appropriately control the sheet thickness and the like. Therefore, the adhesive sheet can be applied to the roll-to-roll method, and the adhesive sheet can be applied to an arbitrary area and an arbitrary area according to the adhesive area with the adherend and the shape of the adherend by punching or the like. Can be processed into a shape. Therefore, the adhesive sheet as the adhesive for high-frequency dielectric heating has a great advantage from the viewpoint of the manufacturing process.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is preferably used by applying a high-frequency electric field in a frequency band (for example, 3 MHz or more and 300 MHz or less) called a so-called short wave to an ultra-short wave.
- a high-frequency electric field in the frequency band is applied, the depth that can be heated is deep, so that the heat generation property at the time of applying a high frequency is improved. Therefore, even when the high-frequency dielectric heating adhesive is thick, it is easy to firmly bond the adhesive sheet and the adherend in a short time.
- the high frequency dielectric heating adhesive according to this embodiment is preferably used for joining to one or more adherends. The adherend will be described later.
- the right-angled method tear strength can be mentioned.
- the right-angled method tear strength is preferably 15 N / mm or more, more preferably 20 N / mm or more, and further preferably 25 N / mm or more. It is more preferably 30 N / mm or more, further preferably 40 N / mm or more, and even more preferably 50 N / mm or more. If the right-angled tear strength of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is 15 N / mm or more, for example, the structure obtained by joining the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend.
- the upper limit of the right-angled tear strength of the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is not particularly limited, and may be, for example, 200 N / mm or less, or 100 N / mm or less.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment can be produced, for example, by mixing the above-mentioned components.
- the adhesive for high-frequency dielectric heating according to the present embodiment is an adhesive sheet, for example, each of the above components is premixed, kneaded using a known kneading device such as an extruder and a heat roll, and extruded. It can be manufactured by a known molding method such as calendar molding, injection molding, and casting molding.
- the material of the adherend is not particularly limited.
- the material of the adherend may be any material of an organic material and an inorganic material (including a metal material and the like), and may be a composite material of an organic material and an inorganic material.
- the material of the adherend is preferably an organic material.
- the organic material as the material of the adherend include a plastic material and a rubber material.
- the plastic material include polypropylene resin, polyethylene resin, epoxy resin, polyurethane resin, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin (ABS resin), polycarbonate resin (PC resin), polyamide resin (nylon 6 and nylon 66, etc.).
- Polyester resin polyethylene terephthalate (PET resin) and polybutylene terephthalate resin (PBT resin), etc.
- POM resin polymethylmethacrylate resin
- styrene resin polystyrene resin, etc.
- the rubber material include styrene-butadiene rubber (SBR), ethylene propylene rubber (EPR), and silicone rubber.
- the adherend may be a foaming material made of an organic material.
- the inorganic material as the material of the adherend examples include glass material, cement material, ceramic material, metal material and the like.
- the adherend may be a fiber reinforced resin (Fiber Reinforced Plastics, FRP) which is a composite material of the fiber and the above-mentioned plastic material.
- FRP Fiber Reinforced Plastics
- plastic material in this fiber-reinforced resin examples include polypropylene resin, polyethylene resin, polyurethane resin, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin (ABS resin), polycarbonate resin (PC resin), polyamide resin (nylon 6 and nylon 66, etc.).
- polyester resin polyethylene terephthalate (PET resin), polybutylene terephthalate resin (PBT resin), etc.
- polyacetal resin POM resin
- polymethylmethacrylate resin polystyrene resin, etc. ..
- fiber in the fiber-reinforced resin include glass fiber, Kevlar fiber, carbon fiber and the like.
- the adherend preferably has low conductivity.
- the one or more adherends are made of the same material or different materials from each other.
- the material of at least one adherend mainly contains a thermoplastic resin.
- the term "included as a subject” means that the substance of interest is contained in the largest amount with respect to the whole. For example, as a ratio to the whole, it is shown that the content ratio of the target substance is 50% by mass or more.
- the material of at least one adherend mainly contains a thermoplastic resin
- the resin having an aromatic ring is a resin containing an aromatic ring in the molecule, and is, for example, an aromatic polyester resin (for example, polyethylene terephthalate (PET resin)), an aromatic polycarbonate resin (aromatic PC resin), or a polyphenylene sulfide resin (. PPS resin), polyphenylene ether resin (PPE resin), styrene resin (for example, polystyrene resin) and the like.
- the resin having an aromatic ring is preferably a styrene resin.
- the material of the adherend preferably contains a styrene-based resin, and more preferably contains a styrene-based resin as a main component.
- the adherend contains a styrene resin
- the adhesiveness when bonded to the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is excellent.
- the two or more adherends may contain the same resin having an aromatic ring, or may contain different resins having an aromatic ring.
- each of the two or more adherends may contain a styrene resin.
- the two or more adherends may contain the same styrene resin or different styrene resins.
- the styrene-based resin used as the material of the adherend include the same resins as those described in the above-mentioned styrene-based copolymer resin (a1) and thermoplastic resin (a2).
- the illustrated resins it is preferable to contain a homopolymer of a styrene-based monomer (polystyrene: PS).
- the adherend preferably contains 50% by mass or more of the resin having an aromatic ring, more preferably 60% by mass or more, and more preferably 70% by mass, based on the mass of the entire thermoplastic resin contained in the adherend. It is more preferably contained in an amount of mass% or more, and particularly preferably 80% by mass or more.
- the adherend contains the resin as a thermoplastic resin contained in the adherend. With respect to the whole, it is preferably contained in an amount of 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, further preferably 70% by mass or more, and further preferably 80% by mass or more.
- the shape of the adherend is not particularly limited, but when the adhesive for high-frequency dielectric heating according to the present embodiment is an adhesive sheet, the adherend preferably has a surface on which the adhesive sheet can be bonded. It is preferably in the form of a sheet or a plate. When a plurality of adherends are adhered to each other, the shapes and dimensions of the adherends may be the same or different from each other.
- the structure according to the present embodiment includes the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment and one or more adherends.
- one or more adherends are joined by the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment.
- the structure according to the present embodiment is preferably a structure (for example, a laminated body) in which one or more adherends are laminated via a high-frequency dielectric heating adhesive.
- the structure according to the present embodiment may be a structure in which two or more adherends are laminated via a high-frequency dielectric heating adhesive.
- FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the structure 100 as an example of the present embodiment.
- the structure 100 includes a first adherend 110 and a second adherend 120, and a high-frequency dielectric heating adhesive 1A, and the high-frequency dielectric heating adhesive 1A is a first adherend 110 and a second. It is arranged between the adherends 120.
- the structure 100 is a laminate in which the first adherend 110, the high-frequency dielectric heating adhesive 1A, and the second adherend 120 are laminated in this order.
- the first adherend 110 and the second adherend 120 have the same dimensions in the thickness direction and the dimensions in the length direction.
- the structure 100 is arranged at a position where the central portions of the first adherend 110, the high-frequency dielectric heating adhesive 1A, and the second adherend 120 in the length direction are aligned.
- FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of the structure 200 as another example of the present embodiment.
- the structure 200 includes a first adherend 210 and a second adherend 220, and an adhesive 1A for high-frequency dielectric heating, and the adhesive 1A for high-frequency dielectric heating includes the first adherend 210 and the second adherend. It is arranged between the adherends 220.
- the structure 200 is a laminate in which the first adherend 210, the high-frequency dielectric heating adhesive 1A, and the second adherend 220 are laminated in this order.
- the first adherend 210 has the same length direction as the high-frequency dielectric heating adhesive 1A.
- the thickness direction and the length direction of the second adherend 220 are larger than the dimensions of the first adherend 210.
- the first adherend 110 and the high-frequency dielectric heating adhesive 1A are arranged at positions where both ends in the length direction are aligned.
- the first adherend 110, the high-frequency dielectric heating adhesive 1A, and the second adherend 220 are arranged at positions where one end in each length direction is aligned.
- the material of the adherend in the laminated body is preferably an organic material.
- the adherends may be made of the same material or different materials from each other.
- the material of at least one adherend mainly contains a thermoplastic resin.
- a resin having an aromatic ring for example, a styrene resin
- examples of the resin having an aromatic ring as the material of the adherend include the resins exemplified above.
- the styrene-based resin as the material of the adherend include the same resins as those described in the above-mentioned styrene-based copolymer resin (a1) and thermoplastic resin (a2).
- the materials of the first adherend 110 and the second adherend 120 as the outermost layer are organic materials.
- the materials of the first adherend 110 and the second adherend 120 are organic materials, at least one of the first adherend 110 and the second adherend 120 is a resin having an aromatic ring (for example, styrene-based). Resin) is preferably contained.
- the position and thickness of the high-frequency dielectric heating adhesive are not limited to the positions and thicknesses shown in FIGS. 2 and 3.
- the shape, size, number, etc. of the adherend are not limited to the shape, size, number, etc. shown in FIGS. 2 and 3.
- the structure according to the present embodiment is not limited to a structure in which two adherends as shown in FIGS. 2 and 3 are laminated via a high-frequency dielectric heating adhesive.
- the method for manufacturing the structure according to the present embodiment includes a step of arranging the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment on one or more adherends and applying a high-frequency electric field to the high-frequency dielectric heating adhesive. Includes a step of applying and joining one or more adherends.
- the frequency of the high frequency electric field to be applied is, for example, 3 MHz or more and 300 MHz or less.
- the method for manufacturing the structure according to the present embodiment is two or more adherends.
- a step of arranging the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment and a step of applying a high-frequency electric field to the high-frequency dielectric heating adhesive to join two or more adherends are included between the two. .. Also in this case, the frequency of the applied high frequency electric field is, for example, 3 MHz or more and 300 MHz or less.
- two or more adherends and an adhesive for high-frequency dielectric heating are arranged between electrodes of a dielectric heating device, and two or more adherends and high-frequency dielectric heating are arranged. It is preferable to apply a high frequency electric field while pressurizing the adhesive with the electrode. By applying a high-frequency electric field while pressurizing with the electrodes in this way, it becomes easier to manufacture the structure in a shorter time.
- the manufacturing method using the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment only a predetermined portion can be locally heated from the outside by the dielectric heating device. Therefore, even when the adherend is a large and complicated three-dimensional structure or a thick and complicated three-dimensional structure and higher dimensional accuracy is required, the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment is required.
- the production method using an agent is effective.
- the joining method according to one aspect of the present embodiment includes the following steps P1 and P2.
- Step P1 is a step of arranging the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment between two or more adherends.
- the adherend and the high-frequency dielectric heating adhesive are alternately arranged, and 2 via the high-frequency dielectric heating adhesive.
- the high-frequency dielectric heating adhesive may be sandwiched between the adherends at a part of the adherends, at a plurality of locations between the adherends, or across the entire surface between the adherends. From the viewpoint of improving the adhesive strength between the adherends, it is preferable to sandwich the high-frequency dielectric heating adhesive over the entire joint surface between the adherends. Further, as one aspect of sandwiching the high-frequency dielectric heating adhesive in a part between the adherends, the high-frequency dielectric heating adhesive is arranged in a frame shape along the outer periphery of the joint surface between the adherends.
- Step P2 is a step of applying a high-frequency electric field to the high-frequency dielectric heating adhesive arranged between the adherends in step P1 to join two or more adherends.
- the frequency of the high frequency electric field to be applied is 3 MHz or more and 300 MHz or less in one embodiment.
- a high-frequency electric field can be applied to the high-frequency dielectric heating adhesive.
- FIG. 4 shows a schematic view illustrating a high-frequency dielectric heating treatment using the high-frequency dielectric heating adhesive and the dielectric heating device according to the present embodiment.
- the dielectric heating device 50 shown in FIG. 4 includes a first high-frequency electric field application electrode 51, a second high-frequency electric field application electrode 52, and a high-frequency power supply 53.
- the first high-frequency electric field application electrode 51 and the second high-frequency electric field application electrode 52 are arranged to face each other.
- the first high-frequency electric field application electrode 51 and the second high-frequency electric field application electrode 52 have a press mechanism.
- first high frequency electric field application electrode 51 and second high frequency electric field application electrode 52 By the press mechanism of the electrodes of the dielectric heating device 50 (first high frequency electric field application electrode 51 and second high frequency electric field application electrode 52), two or more adherends arranged between the electrodes and an adhesive for high frequency dielectric heating. It is also possible to apply a high frequency electric field while pressurizing.
- FIG. 4 shows an example of a method of manufacturing the structure 100 (see FIG. 2) using the dielectric heating device 50.
- the dielectric heating device 50 pressurizes the first adherend 110, the high-frequency dielectric heating adhesive 1A, and the second adherend 120 between the first high-frequency electric field application electrode 51 and the second high-frequency electric field application electrode 52. can.
- the first high-frequency electric field application electrode 51 and the second high-frequency electric field application electrode 52 form a pair of flat plate electrodes parallel to each other, such an electrode arrangement type may be referred to as a parallel flat plate type.
- a parallel plate type high frequency dielectric heating device for applying a high frequency electric field.
- the entire high-frequency dielectric heating adhesive can be heated, and the adherend and the high-frequency dielectric can be heated. It can be bonded to the heating adhesive in a short time.
- a high-frequency power supply 53 for applying a high-frequency electric field having a frequency of about 13.56 MHz, a frequency of about 27.12 MHz, or a frequency of about 40.68 MHz is provided to each of the first high-frequency electric field application electrode 51 and the second high-frequency electric field application electrode 52, for example. It is connected.
- the dielectric heating device 50 performs a dielectric heating treatment via a high-frequency dielectric heating adhesive 1A sandwiched between the first adherend 110 and the second adherend 120. Further, in addition to the dielectric heating treatment, the first adherend 110 and the second adherend 120 are subjected to the pressurization treatment by the first high frequency electric field application electrode 51 and the second high frequency electric field application electrode 52.
- two or more adherends may be joined by pressing only with the adhesive for high-frequency dielectric heating or the weight of the adherend without performing the pressure treatment.
- the high-frequency dielectric heating adhesive 1A absorbs high-frequency energy.
- the thermoplastic resin component in the high-frequency dielectric heating adhesive 1A is melted, and the first adherend 110 and the second adherend 120 can be firmly bonded even in a short time treatment.
- the high-frequency dielectric heating adhesive 1A contains a dielectric filler (not shown), the dielectric filler dispersed in the adhesive component absorbs high-frequency energy.
- the dielectric filler functions as a heat generating source, and the heat generated by the dielectric filler melts the thermoplastic resin component, and even if the treatment is performed for a short time, the first adherend 110 and the second adherend are finally formed.
- the body 120 can be firmly joined.
- the first high-frequency electric field application electrode 51 and the second high-frequency electric field application electrode 52 have a press mechanism, they also function as a press device. Therefore, the first adherend 110 and the second adherend are formed by pressurizing the first high-frequency electric field application electrode 51 and the second high-frequency electric field application electrode 52 in the compression direction and heating and melting the high-frequency dielectric heating adhesive 1A.
- the body 120 can be joined more firmly.
- the case where the structure 100 shown in FIG. 2 is manufactured is described as an example, but the present invention is not limited to this example.
- the high-frequency dielectric heating conditions can be changed as appropriate, but the following conditions are preferable.
- the output of the high frequency electric field is preferably 10 W or more, more preferably 30 W or more, further preferably 50 W or more, and even more preferably 80 W or more.
- the output of the high frequency electric field is preferably 50,000 W or less, more preferably 20,000 W or less, further preferably 15,000 W or less, still more preferably 10,000 W or less. It is even more preferable that it is 1,000 W or less.
- the output of the high-frequency electric field is 10 W or more, it is possible to prevent the problem that the temperature does not easily rise during the dielectric heating treatment, so that it is easy to obtain good bonding strength. If the output of the high-frequency electric field is 50,000 W or less, it is easy to prevent a problem that temperature control by dielectric heating treatment becomes difficult.
- the application time of the high frequency electric field is preferably 1 second or longer.
- the application time of the high frequency electric field is preferably 300 seconds or less, more preferably 240 seconds or less, further preferably 180 seconds or less, further preferably 120 seconds or less, and 90 seconds or less. Is even more preferable, and 50 seconds or less is particularly preferable. If the application time of the high-frequency electric field is 1 second or more, it is possible to prevent the problem that the temperature does not easily rise during the dielectric heating treatment, so that it is easy to obtain a good adhesive force. If the application time of the high-frequency electric field is 300 seconds or less, it is easy to prevent problems such as a decrease in the manufacturing efficiency of the structure, an increase in the manufacturing cost, and further thermal deterioration of the adherend.
- the frequency of the high-frequency electric field to be applied is more preferably 1 kHz or higher, more preferably 1 MHz or higher, more preferably 3 MHz or higher, further preferably 5 MHz or higher, and further preferably 10 MHz or higher. Even more preferable.
- the frequency of the high-frequency electric field to be applied is preferably 300 MHz or less, more preferably 100 MHz or less, further preferably 80 MHz or less, and even more preferably 50 MHz or less.
- the industrial frequency bands 13.56 MHz, 27.12 MHz or 40.68 MHz assigned by the International Telecommunication Union are also used in the manufacturing method and joining method by high-frequency dielectric heating of the present embodiment.
- the high-frequency dielectric heating adhesive of the present embodiment has a thermoplastic resin (A) containing a styrene-based copolymer resin (a1), and the tensile elastic modulus satisfies a specific lower limit value. Strength characteristics are improved. Further, when the adherend contains a styrene resin, it can be bonded to the adherend more firmly. Further, since the high-frequency dielectric heating adhesive of the present embodiment has a dielectric property satisfying the above lower limit value, one or more adherends can be firmly bonded at one time in a short time.
- a structure in which one or more adherends are bonded by the high-frequency dielectric heating adhesive and a method for manufacturing the structure.
- a structure in which one or more adherends are joined can be manufactured in a short time.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to this embodiment has excellent fracture toughness. Therefore, by using the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment, the structure in which the high-frequency dielectric heating adhesive and the adherend are joined can be a structure even when a strong impact is applied. There is little decrease in strength. As a structure, for example, assuming that an impact adhesive strength test is performed on a structure having a shape like the structure 200 shown in FIG. 3, it is expected that a high impact adhesive strength can be obtained. NS. It is considered that this is because, for example, when a crack is present in the high-frequency dielectric heating adhesive, the crack generated in the structure is less likely to proceed from the crack as a starting point.
- Adhesives for high-frequency dielectric heating are superior in water resistance and moisture resistance to general adhesives.
- the high-frequency dielectric heating adhesive according to this embodiment is locally heated by applying a high-frequency electric field. Therefore, according to the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment, it is easy to prevent a problem that the entire adherend is damaged at the time of joining with the adherend.
- the present invention is not limited to the above embodiment.
- the present invention can include modifications and improvements to the extent that the object of the present invention can be achieved.
- the high-frequency dielectric heating treatment is not limited to the dielectric heating device in which the electrodes described in the above embodiment are arranged to face each other, and a lattice electrode type high-frequency dielectric heating device may be used.
- the lattice electrode type high-frequency dielectric heating device has lattice electrodes in which first polar electrodes and second polarity electrodes having opposite polarities to the first polarity electrodes are alternately arranged on the same plane at regular intervals. ..
- an embodiment using a dielectric heating device in which electrodes are arranged so as to face each other is illustrated for simplification.
- Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 The materials for producing the high-frequency dielectric heating adhesive (adhesive sheet) were premixed with the compositions shown in Table 1.
- the adhesive sheet for high-frequency dielectric heating is referred to as an adhesive sheet.
- the premixed material was supplied to the hopper of a 30 mm ⁇ twin-screw extruder, the cylinder set temperature and the die temperature were appropriately adjusted according to the type of the thermoplastic resin (A), and the premixed material was melt-kneaded. After cooling the melt-kneaded material, the material was cut to prepare granular pellets.
- the produced granular pellets are put into the hopper of a single-screw extruder equipped with a T-die, and the cylinder temperature and the die temperature are appropriately adjusted according to the type of the thermoplastic resin (A), and the film is transferred from the T-die.
- a sheet-shaped high-frequency dielectric heating adhesive adheresive sheet for high-frequency dielectric heating
- a thickness of 400 ⁇ m according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4
- thermoplastic resin (A) and the dielectric filler (B) shown in Table 1 is as follows.
- the content of the styrene-based monomer unit is expressed as the st monomer amount.
- SEBS-1 Styrene-ethylene / butylene-styrene copolymer (manufactured by Asahi Kasei Corporation, trade name "Tuftec H1043", content of styrene-based monomer unit 67% by mass)
- SEBS-2 Styrene-ethylene / butylene-styrene copolymer (manufactured by Asahi Kasei Corporation, trade name "Tuftec H1053", content of styrene-based monomer unit 29% by mass)
- SEBS-3 Styrene-ethylene / butylene-styrene copolymer (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name "Esporex SB-2400")
- SBS Styrene-butadiene-styrene copolymer (manufactured by Asah
- SEBS-1, SEBS-2, and SEBS-3 are hydrogenated styrene-based copolymer resins.
- SBS and SIS are unhydrogenated styrene-based copolymer resins.
- thermoplastic resins a2 GPPS: General-purpose polystyrene resin (manufactured by PS Japan Corporation, trade name "HF77”, content of styrene-based monomer unit 100% by mass)
- Random PP Random polypropylene resin (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., trade name "Prime Polypro J705UG”, content of styrene-based monomer unit 0% by mass)
- -Dielectric filler (B)- ZnO Zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., product name "LP-ZINC11").
- volume average particle size of dielectric filler The particle size distribution of the dielectric filler was measured by the laser diffraction / scattering method. From the result of particle size distribution measurement, the volume average particle size was calculated according to JIS Z 8819-2: 2001. The calculated volume average particle size of zinc oxide (ZnO) was 11 ⁇ m.
- the produced adhesive sheet for high-frequency dielectric heating was cut into test pieces having a length of 150 mm (TD direction) and a width of 15 mm (MD direction).
- the test piece was sandwiched between chucks of a testing machine, and the tensile elastic modulus (MPa) and tensile elongation at break (%) at 23 ° C. were measured in accordance with JIS K 7161-1: 2014 and JIS K 7127: 1999. ..
- a tensile tester manufactured by Shimadzu Corporation, Autograph AG-IS 500N was used to measure the tensile elastic modulus (MPa) and the tensile elongation at break (%).
- the distance between the chucks was set to 100 mm.
- the tensile speed in measuring the tensile elastic modulus (MPa) and the tensile elongation at break (%) was 200 mm / min.
- the produced adhesive sheet for high-frequency dielectric heating was cut into a size of 30 mm in length and 30 mm in width.
- the dielectric material test fixture 16453A manufactured by Agent
- the RF impedance material analyzer E4991A manufactured by Agent
- the frequency at 23 ° C was 40.68 MHz by the parallel plate method.
- the relative permittivity ( ⁇ 'r) and the dielectric loss tangent (tan ⁇ ) were measured under the above conditions. Based on the measurement results, the value of the dielectric property (tan ⁇ / ⁇ 'r) was calculated.
- the flow start temperature of the produced adhesive sheet for high-frequency dielectric heating was measured using a descent-type flow tester (manufactured by Shimadzu Corporation, model number "CFT-100D"). Using a die with a hole shape of ⁇ 2.0 mm, a length of 5.0 mm, and a cylinder with an inner diameter of 11.329 mm with a load of 5.0 kg, while raising the temperature of the measurement sample at a heating rate of 10 ° C./min, The measurement was performed in a measurement temperature range of 30 ° C. to 300 ° C. The stroke displacement rate (mm / min), which fluctuates with increasing temperature, was measured to obtain a temperature-dependent chart of the stroke displacement rate of the sample. The flow start temperature was read from this chart. In this chart, the temperature at which the stroke displacement velocity starts to increase again after the peak obtained on the low temperature side has passed is defined as the flow start temperature.
- the produced adhesive sheet for high-frequency dielectric heating was punched to collect test pieces having the shape and dimensions specified in JIS K 7128-3: 1998.
- the tear strength of the adhesive sheet for high-frequency dielectric heating by the right-angle method (right-angle method tear strength) was measured.
- a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, Autograph AG-IS 500N) was used to measure the right-angled tear strength.
- the grip portion of the test piece was attached to the grip of the testing machine, pulled at a tensile speed of 200 mm / min, and the maximum load F (N) was read.
- the weather resistance test For the weather resistance test, a test piece having the same shape and dimensions as the test piece for the right-angled tear test described above was separately prepared. The prepared test piece was subjected to a weather resistance test using an ultra-accelerated weather resistance tester (manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd., Eye Super UV Tester SUV-W161). The test conditions are as follows: using a metal halide lamp, the illuminance is 90 mW / cm 2 , the irradiation time is 48 hours, the black panel temperature at the time of irradiation is 63 ° C, and the relative humidity in the chamber is 70% RH. bottom. The above-mentioned right-angled tear test was carried out using the test piece after irradiation.
- the produced high-frequency dielectric heating adhesive (adhesive sheet) was cut into dimensions having a length of 25 mm and a width of 12.5 mm.
- Two polystyrene resin sheets described above were prepared as adherends, and both were cut into dimensions having a length of 25 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 2 mm.
- Adhesive sheets cut to the above-mentioned size were placed between the two adherends and laminated.
- the adherend and the adhesive sheet laminated in this way were fixed between two electrodes of a high-frequency dielectric heating device (manufactured by Yamamoto Vinita Co., Ltd., product name "YRP-400TA").
- a high-frequency electric field was applied under the following high-frequency application conditions to adhere the high-frequency dielectric heating adhesive sheet and the adherend to prepare a test piece for adhesiveness evaluation.
- the pressing pressure when a high-frequency electric field is applied is an initial set value of the pressure applied to the adhesive sheet.
- the tensile shear force (unit: MPa) as the adhesive force was measured.
- a universal tensile tester (Instron 5581, manufactured by Instron) was used to measure the tensile shear force.
- the tensile speed in the measurement of the tensile shear force was set to a condition of a tensile speed of 100 mm / min.
- the measurement of tensile shear force was based on JIS K 6850: 1999.
- the adhesiveness of the prepared test piece for adhesiveness evaluation was evaluated according to the following criteria.
- the bonding strength of the evaluation test pieces was 1 MPa or more.
- each example was superior to each comparative example in the results of adhesiveness and right-angled tear strength. From the above results, it can be seen that the high-frequency dielectric heating adhesive according to the present embodiment can be bonded in a short time, and a high-frequency dielectric heating adhesive having improved fracture toughness can be obtained.
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Abstract
熱可塑性樹脂(A)を含有し、前記熱可塑性樹脂(A)は、スチレン系共重合樹脂(a1)を含み、前記熱可塑性樹脂(A)における前記スチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が、40体積%以上、100体積%以下であり、前記スチレン系共重合樹脂(a1)におけるスチレン系単量体単位の含有量が、10質量%以上、90質量%以下であり、高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率が、20MPa以上であり、前記高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性(tanδ/ε'r)が、0.005以上である高周波誘電加熱用接着剤。 (tanδは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける誘電正接であり、 ε'rは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける比誘電率である。)
Description
本発明は、高周波誘電加熱用接着剤、構造体及び構造体の製造方法に関する。
複数の被着体同士を接合して積層体を製造する方法として、例えば、接着剤を被着体の間に介在させ、誘電加熱処理、誘導加熱処理、超音波溶着処理、又はレーザー溶着処理等を行う方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、ポリオレフィン系樹脂及びスチレン系共重合体樹脂の樹脂ブレンドと、シリカを含有するフィルム層を備えた表面シートを熱融着接合することが開示されている。そして、特許文献1に記載のこのフィルム層は、ポリオレフィン系樹脂100質量部に対し、スチレン系共重合体樹脂50質量部を含む樹脂ブレンドと、シリカ5質量部とを含む。
特許文献1に開示された表面シートでは、フィルム層に含まれる樹脂ブレンド中のスチレン系共重合樹脂の含有量が少ない。このため、例えば、特許文献1に開示された表面シートとスチレン系樹脂を含む被着体とを接合させたときに、表面シートと被着体とを短時間で接合させることが難しく、表面シートの被着体に対する接着性が十分ではなかった。
また、スチレン系樹脂を含む従来の接着剤は、破壊靭性等の強度特性について、さらなる改善の余地があった。
本発明の目的は、スチレン系樹脂を含有する高周波誘電加熱用接着剤において、短時間での接合が可能であり、破壊靭性が向上した高周波誘電加熱用接着剤、並びに当該高周波誘電加熱用接着剤により被着体が接合された構造体及び当該構造体の製造方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、高周波誘電加熱用接着剤であって、前記高周波誘電加熱用接着剤は、熱可塑性樹脂(A)を含有し、前記熱可塑性樹脂(A)は、スチレン系共重合樹脂(a1)を含み、前記熱可塑性樹脂(A)における前記スチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が、40体積%以上、100体積%以下であり、前記スチレン系共重合樹脂(a1)におけるスチレン系単量体単位の含有量が、10質量%以上、90質量%以下であり、前記高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率が、20MPa以上であり、前記高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性(tanδ/ε’r)が、0.005以上である、高周波誘電加熱用接着剤が提供される。
(tanδは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける誘電正接であり、
ε’rは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける比誘電率である。)
(tanδは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける誘電正接であり、
ε’rは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける比誘電率である。)
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、高周波誘電加熱用接着剤は、高周波電界の印加により発熱する誘電フィラー(B)をさらに含むことが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、前記誘電フィラー(B)は、酸化亜鉛、炭化ケイ素、酸化チタン及びチタン酸バリウムからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、前記高周波誘電加熱用接着剤の流動開始温度が、80℃以上、250℃以下であることが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、前記スチレン系共重合樹脂(a1)が、スチレン系エラストマーであることが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、前記スチレン系共重合樹脂(a1)が、水素添加樹脂であることが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、前記熱可塑性樹脂(A)は、前記スチレン系共重合樹脂(a1)とは異なる熱可塑性樹脂(a2)をさらに含むことが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、前記スチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が、前記高周波誘電加熱用接着剤全体に対して、20体積%以上、98体積%以下であることが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、前記高周波誘電加熱用接着剤は、3MHz以上、300MHz以下の高周波電界を印加して用いられることが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、前記高周波誘電加熱用接着剤は、1つ以上の被着体を接合するための接着剤であり、前記1つ以上の被着体において、少なくとも1つの被着体は、芳香環を持つ樹脂を含むことが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、芳香環を持つ樹脂は、スチレン系樹脂であることが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、前記高周波誘電加熱用接着剤は、接着シートであることが好ましい。
本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤において、前記接着シートの厚さが、5μm以上、2000μm以下であることが好ましい。
本発明の一態様によれば、1つ以上の被着体が、前述の本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤により接合されている構造体が提供される。
本発明の一態様によれば、1つ以上の被着体に対して、前述の本発明の一態様に係る高周波誘電加熱用接着剤を配置する工程と、前記高周波誘電加熱用接着剤に3MHz以上、300MHz以下の高周波電界を印加して、前記被着体を接合する工程と、を含む、構造体の製造方法が提供される。
本発明の一態様によれば、スチレン系樹脂を含有する高周波誘電加熱用接着剤において、短時間での接合が可能であり、破壊靭性が向上した高周波誘電加熱用接着剤、並びに当該高周波誘電加熱用接着剤により被着体が接合された構造体及び当該構造体の製造方法を提供することができる。
[高周波誘電加熱用接着剤]
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、熱可塑性樹脂(A)を含有する。熱可塑性樹脂(A)は、スチレン系共重合樹脂(a1)を含む。熱可塑性樹脂(A)におけるスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が、40体積%以上、100体積%以下である。スチレン系共重合樹脂(a1)におけるスチレン系単量体単位の含有量は、10質量%以上、90質量%以下である。そして、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率は、20MPa以上である。また、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性(tanδ/ε’r)は、0.005以上である。
(tanδは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける誘電正接であり、
ε’rは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける比誘電率である。)
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、熱可塑性樹脂(A)を含有する。熱可塑性樹脂(A)は、スチレン系共重合樹脂(a1)を含む。熱可塑性樹脂(A)におけるスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が、40体積%以上、100体積%以下である。スチレン系共重合樹脂(a1)におけるスチレン系単量体単位の含有量は、10質量%以上、90質量%以下である。そして、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率は、20MPa以上である。また、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性(tanδ/ε’r)は、0.005以上である。
(tanδは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける誘電正接であり、
ε’rは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける比誘電率である。)
<熱可塑性樹脂(A)>
熱可塑性樹脂(A)は、スチレン系共重合樹脂(a1)を含む。熱可塑性樹脂(A)は、スチレン系共重合樹脂(a1)とは異なる熱可塑性樹脂(a2)を含んでいてもよいし、熱可塑性樹脂(a2)を含んでいなくてもよい。熱可塑性樹脂(a2)については、後述する。
熱可塑性樹脂(A)は、スチレン系共重合樹脂(a1)を含む。熱可塑性樹脂(A)は、スチレン系共重合樹脂(a1)とは異なる熱可塑性樹脂(a2)を含んでいてもよいし、熱可塑性樹脂(a2)を含んでいなくてもよい。熱可塑性樹脂(a2)については、後述する。
(スチレン系共重合樹脂(a1))
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、熱可塑性樹脂(A)全体に対するスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、体積基準で、40体積%以上、100体積%以下である。
熱可塑性樹脂(A)全体に対するスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が40体積%以上であれば、例えば、高周波誘電加熱用接着剤は、芳香環を持つ樹脂を含む被着体と接合したとき、当該被着体と本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤との接着性が向上し易くなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、熱可塑性樹脂(A)全体に対するスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、体積基準で、40体積%以上、100体積%以下である。
熱可塑性樹脂(A)全体に対するスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が40体積%以上であれば、例えば、高周波誘電加熱用接着剤は、芳香環を持つ樹脂を含む被着体と接合したとき、当該被着体と本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤との接着性が向上し易くなる。
熱可塑性樹脂(A)におけるスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、体積基準で、45体積%以上であることが好ましく、50体積%以上であることがより好ましく、55体積%以上であることがさらに好ましく、60体積%以上であることがよりさらに好ましい。
熱可塑性樹脂(A)におけるスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量の上限は、特に限定されず、例えば、体積基準で、100体積%未満であってもよく、95体積%以下であってもよく、92体積%以下であってもよく、90体積%以下であってもよい。
熱可塑性樹脂(A)におけるスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、45体積%以上であれば、例えば、芳香環を持つ樹脂を含む被着体と接合した場合、被着体との接着性がより高くなりやすい。
熱可塑性樹脂(A)におけるスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量の上限は、特に限定されず、例えば、体積基準で、100体積%未満であってもよく、95体積%以下であってもよく、92体積%以下であってもよく、90体積%以下であってもよい。
熱可塑性樹脂(A)におけるスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、45体積%以上であれば、例えば、芳香環を持つ樹脂を含む被着体と接合した場合、被着体との接着性がより高くなりやすい。
スチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、高周波誘電加熱用接着剤全体に対して、体積基準で、20体積%以上であることが好ましく、30体積%以上であることがより好ましく、40体積%以上であることがさらに好ましく、50体積%以上であることがよりさらに好ましい。
スチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、高周波誘電加熱用接着剤全体に対して、体積基準で、98体積%以下であることが好ましく、95体積%以下であることがより好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤全体に対するスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、20体積%以上であれば、例えば、芳香環を持つ樹脂を含む被着体と接合した場合、被着体との接着性がより高くなりやすい。
高周波誘電加熱用接着剤全体に対するスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、98体積%以下であれば、高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性を向上させやすくなり、被着体に対する接着力を向上させやすくできる。
スチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、高周波誘電加熱用接着剤全体に対して、体積基準で、98体積%以下であることが好ましく、95体積%以下であることがより好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤全体に対するスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、20体積%以上であれば、例えば、芳香環を持つ樹脂を含む被着体と接合した場合、被着体との接着性がより高くなりやすい。
高周波誘電加熱用接着剤全体に対するスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量は、98体積%以下であれば、高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性を向上させやすくなり、被着体に対する接着力を向上させやすくできる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、スチレン系共重合樹脂(a1)に含まれるスチレン系単量体単位の量は、質量基準で、10質量%以上、90質量%以下である。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量が10質量%以上であれば、例えば、高周波誘電加熱用接着剤の芳香環を持つ樹脂を含む被着体に対する接着性を向上させやすく、また、実使用環境想定の耐熱性も向上させやすい。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量が90質量%以下であれば、高周波誘電加熱用接着剤の破壊靭性が向上しやすくなるため、例えば、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を用いて被着体を接合させて構造体に衝撃が加わった場合、構造体の破壊を防ぎ易くなる。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量が10質量%以上であれば、例えば、高周波誘電加熱用接着剤の芳香環を持つ樹脂を含む被着体に対する接着性を向上させやすく、また、実使用環境想定の耐熱性も向上させやすい。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量が90質量%以下であれば、高周波誘電加熱用接着剤の破壊靭性が向上しやすくなるため、例えば、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を用いて被着体を接合させて構造体に衝撃が加わった場合、構造体の破壊を防ぎ易くなる。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量は、質量基準で、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、25質量%以上であることがさらに好ましく、30質量%以上であることがよりさらに好ましく、40質量%以上であることがよりさらに好ましく、50質量%以上であることがさらになお好ましい。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量は、質量基準で80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましい。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量が、15質量%以上であれば、例えば、芳香環を持つ樹脂を含む被着体と接合したとき、当該被着体との接着性がより高くなりやすい。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量が、80質量%以下であれば、高周波誘電加熱用接着剤の破壊靭性がより高くなりやすい。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量は、質量基準で80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましい。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量が、15質量%以上であれば、例えば、芳香環を持つ樹脂を含む被着体と接合したとき、当該被着体との接着性がより高くなりやすい。
スチレン系共重合樹脂(a1)中のスチレン系単量体単位の含有量が、80質量%以下であれば、高周波誘電加熱用接着剤の破壊靭性がより高くなりやすい。
ここで、本明細書中において、スチレン系共重合樹脂は、スチレン系単量体と、他の単量体とを共重合した樹脂を表す。すなわち、スチレン系共重合樹脂は、スチレン系単量体単位と、スチレン系単量体単位とは異なる他の単量体単位を含んでいる。スチレン系単量体は、スチレン骨格を有する単量体を表す。
また、本明細書中において、スチレン系樹脂は、スチレン骨格を有する樹脂であり、スチレン系単独重合樹脂(スチレン系単量体単位を含む単独重合体)、及びスチレン系共重合樹脂(スチレン系単量体単位を含む共重合体)の少なくともいずれかを表す。
また、本明細書中において、スチレン系樹脂は、スチレン骨格を有する樹脂であり、スチレン系単独重合樹脂(スチレン系単量体単位を含む単独重合体)、及びスチレン系共重合樹脂(スチレン系単量体単位を含む共重合体)の少なくともいずれかを表す。
スチレン系共重合樹脂(a1)は、例えば、α-メチルスチレン又はβ-メチルスチレン等のスチレン系単量体と、脂肪族系単量体(脂肪族化合物骨格を有する単量体)とを共重合して得られる樹脂等が挙げられる。スチレン系共重合樹脂は、スチレン系単量体と脂肪族系単量体との共重合樹脂を水素化した水素化スチレン系樹脂(水素添加樹脂)であってもよい。
スチレン系共重合樹脂(a1)は、スチレン系エラストマーであることが好ましい。
本明細書中において、スチレン系共重合樹脂(a1)は、スチレン系エラストマーを包含するものである。
本明細書中において、スチレン系共重合樹脂(a1)は、スチレン系エラストマーを包含するものである。
スチレン系共重合樹脂(a1)がスチレン系エラストマーであれば、高周波誘電加熱用接着剤の破壊靭性がより向上しやすくなる。スチレン系エラストマーとしては、スチレン-共役ジエン共重合体、及びスチレン-オレフィン共重合体等が挙げられる。スチレン-共役ジエン共重合体の具体例としては、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体(SBS)、スチレン-ブタジエン/ブチレン-スチレン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-イソプレン-スチレン共重合体(SIS)、スチレン-エチレン/イソプレン-スチレン共重合体等の未水添スチレン-共役ジエン共重合体;スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(SEPS)、及びスチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(SEBS)等の水添スチレン-共役ジエン共重合体等を挙げることができる。スチレン系エラストマーは、水素添加物(水素添加樹脂)でも未水添物であってもよい。
スチレン系共重合樹脂(a1)は、水素添加樹脂であることが好ましく、スチレン系エラストマーの水素添加樹脂であることがより好ましい。スチレン系共重合樹脂(a1)が水素添加樹脂であれば、オゾン劣化による還元が起こり難くなり、高周波誘電加熱用接着剤の耐候性が向上しやすくなる。耐候性が向上されることにより、例えば、経時での破壊靭性の低下が抑制される。
スチレン系共重合樹脂(a1)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体(SBS)、スチレン-イソプレン-スチレン共重合体(SIS)、及びスチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(SEBS)からなる群から選ばれる少なくとも1種であってもよい。これらの中でも、スチレン系共重合樹脂(a1)は、スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(SEBS)を含むことが好ましい。
(熱可塑性樹脂(a2))
熱可塑性樹脂(a2)は、必要に応じて熱可塑性樹脂(A)中に含有されていてもよい成分である。熱可塑性樹脂(A)における熱可塑性樹脂(a2)の含有量は、体積基準で、0体積%以上、60体積%以下である。
熱可塑性樹脂(a2)は、必要に応じて熱可塑性樹脂(A)中に含有されていてもよい成分である。熱可塑性樹脂(A)における熱可塑性樹脂(a2)の含有量は、体積基準で、0体積%以上、60体積%以下である。
熱可塑性樹脂(A)が、熱可塑性樹脂(a2)を含む場合、熱可塑性樹脂(A)中の熱可塑性樹脂(a2)の含有量は、体積基準で、0体積%超であることが好ましく、5体積%以上であることがより好ましく、8体積%以上であることがさらに好ましく、10体積%以上であることがよりさらに好ましい。
熱可塑性樹脂(A)が、熱可塑性樹脂(a2)を含む場合、熱可塑性樹脂(A)中の熱可塑性樹脂(a2)の含有量は、体積基準で、55体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましく、45体積%以下であることがさらに好ましく、40体積%以下であることがよりさらに好ましい。
熱可塑性樹脂(a2)の含有量は、0体積%超であれば、高周波誘電加熱用接着剤へ耐熱性をより付与しやすい。
熱可塑性樹脂(a2)の含有量は、55体積%以下であれば、熱可塑性樹脂(A)中のスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が増加するため、例えば、芳香環を持つ樹脂を含む被着体と接合したとき、当該被着体との接着性がより高くなりやすい。
熱可塑性樹脂(A)が、熱可塑性樹脂(a2)を含む場合、熱可塑性樹脂(A)中の熱可塑性樹脂(a2)の含有量は、体積基準で、55体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましく、45体積%以下であることがさらに好ましく、40体積%以下であることがよりさらに好ましい。
熱可塑性樹脂(a2)の含有量は、0体積%超であれば、高周波誘電加熱用接着剤へ耐熱性をより付与しやすい。
熱可塑性樹脂(a2)の含有量は、55体積%以下であれば、熱可塑性樹脂(A)中のスチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が増加するため、例えば、芳香環を持つ樹脂を含む被着体と接合したとき、当該被着体との接着性がより高くなりやすい。
熱可塑性樹脂(a2)の種類は、特に制限されない。熱可塑性樹脂(a2)は、スチレン系共重合樹脂(a1)と異なる樹脂であれば、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前述のように、熱可塑性樹脂(a2)は、スチレン系共重合樹脂(a1)と異なる樹脂である。このため、本実施形態において、熱可塑性樹脂(a2)としてのスチレン系樹脂には、スチレン系共重合樹脂(a1)を含まない。以下、熱可塑性樹脂(a2)の説明において、熱可塑性樹脂(a2)としてのスチレン系樹脂を、便宜上、スチレン系樹脂(a3)と称する場合がある。
前述のように、熱可塑性樹脂(a2)は、スチレン系共重合樹脂(a1)と異なる樹脂である。このため、本実施形態において、熱可塑性樹脂(a2)としてのスチレン系樹脂には、スチレン系共重合樹脂(a1)を含まない。以下、熱可塑性樹脂(a2)の説明において、熱可塑性樹脂(a2)としてのスチレン系樹脂を、便宜上、スチレン系樹脂(a3)と称する場合がある。
熱可塑性樹脂(a2)は、例えば、溶融し易い点、耐熱性を有する点などの観点から、ポリオレフィン系樹脂、極性部位を有するポリオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂(a3)、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂及びポリフェニレンエーテル樹脂からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
熱可塑性樹脂(a2)は、上記に例示した樹脂の中でも、ポリオレフィン系樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂であることがより好ましく、ポリオレフィン系樹脂であることがさらに好ましい。熱可塑性樹脂(a2)がポリオレフィン系樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂であれば、スチレン系共重合樹脂(a1)との相溶性が高くなり、高い接着強度を得やすい。また、熱可塑性樹脂(a2)がポリオレフィン系樹脂であれば、高周波電界の印加時に高周波誘電加熱用接着剤が溶融しやすいため、高い接着強度を得やすい。
本明細書中において、ポリオレフィン系樹脂は、極性部位を有するポリオレフィン系樹脂及び極性部位を有さないポリオレフィン系樹脂を含み、極性部位の有無を特定する場合に、極性部位を有するポリオレフィン系樹脂又は極性部位を有さないポリオレフィン系樹脂のように記載される。
本明細書中において、ポリオレフィン系樹脂は、極性部位を有するポリオレフィン系樹脂及び極性部位を有さないポリオレフィン系樹脂を含み、極性部位の有無を特定する場合に、極性部位を有するポリオレフィン系樹脂又は極性部位を有さないポリオレフィン系樹脂のように記載される。
熱可塑性樹脂(a2)が、極性部位を有するポリオレフィン系樹脂であることも好ましい。熱可塑性樹脂(a2)が、極性部位を有さないポリオレフィン系樹脂でもよい。
・ポリオレフィン系樹脂
熱可塑性樹脂(a2)としてのポリオレフィン系樹脂は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン及びポリメチルペンテン等の単独重合体からなる樹脂、並びにエチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン及び4-メチルペンテン等からなる群から選択される単量体の共重合体からなるα-オレフィン樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂(a2)としてのポリオレフィン系樹脂は、一種単独の樹脂でもよいし、二種以上の樹脂の組み合わせでもよい。
熱可塑性樹脂(a2)としてのポリオレフィン系樹脂は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン及びポリメチルペンテン等の単独重合体からなる樹脂、並びにエチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン及び4-メチルペンテン等からなる群から選択される単量体の共重合体からなるα-オレフィン樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂(a2)としてのポリオレフィン系樹脂は、一種単独の樹脂でもよいし、二種以上の樹脂の組み合わせでもよい。
・極性部位を有するポリオレフィン系樹脂
極性部位を有するポリオレフィン系樹脂における極性部位は、ポリオレフィン系樹脂に対して極性を付与できる部位であれば特に限定されない。極性部位を有するポリオレフィン系樹脂は、被着体に対して高い接着力を示すので好ましい。また、高周波誘電加熱用接着剤が熱可塑性樹脂(a2)として極性部位を有するポリオレフィン系樹脂を含有することで、誘電特性が高くなりやすくなり、被着体に対する接着力が高まるため好ましい。
極性部位を有するポリオレフィン系熱可塑性樹脂は、オレフィン系単量体と極性部位を有する単量体との共重合体であってもよい。また、極性部位を有するポリオレフィン系熱可塑性樹脂は、オレフィン系単量体の重合によって得られたポリオレフィン系樹脂に極性部位を付加反応等の変性により導入させた樹脂でもよい。
極性部位を有するポリオレフィン系樹脂における極性部位は、ポリオレフィン系樹脂に対して極性を付与できる部位であれば特に限定されない。極性部位を有するポリオレフィン系樹脂は、被着体に対して高い接着力を示すので好ましい。また、高周波誘電加熱用接着剤が熱可塑性樹脂(a2)として極性部位を有するポリオレフィン系樹脂を含有することで、誘電特性が高くなりやすくなり、被着体に対する接着力が高まるため好ましい。
極性部位を有するポリオレフィン系熱可塑性樹脂は、オレフィン系単量体と極性部位を有する単量体との共重合体であってもよい。また、極性部位を有するポリオレフィン系熱可塑性樹脂は、オレフィン系単量体の重合によって得られたポリオレフィン系樹脂に極性部位を付加反応等の変性により導入させた樹脂でもよい。
極性部位を有するポリオレフィン系樹脂を構成するオレフィン系単量体の種類については、特に制限されない。オレフィン系単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン及び4-メチル-1-ペンテン等が挙げられる。オレフィン系単量体は、これらの一種単独で用いられてもよく、二種以上の組み合わせで用いられてもよい。
オレフィン系単量体は、機械的強度に優れ、安定した接着特性が得られるという観点から、エチレン及びプロピレンが好ましい。
極性部位を有するポリオレフィン系樹脂におけるオレフィン由来の構成単位は、エチレン又はプロピレンに由来する構成単位であることが好ましい。
オレフィン系単量体は、機械的強度に優れ、安定した接着特性が得られるという観点から、エチレン及びプロピレンが好ましい。
極性部位を有するポリオレフィン系樹脂におけるオレフィン由来の構成単位は、エチレン又はプロピレンに由来する構成単位であることが好ましい。
極性部位としては、例えば、水酸基、カルボキシ基、酢酸ビニル構造、及び酸無水物構造等が挙げられる。極性部位としては、酸変性によってポリオレフィン系樹脂に導入される酸変性構造等も挙げられる。
極性部位としての酸変性構造は、熱可塑性樹脂(例えば、ポリオレフィン系樹脂)を酸変性することによって導入される部位である。ポリオレフィン系樹脂を酸変性する際に用いる化合物としては、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の酸無水物及び不飽和カルボン酸のエステルのいずれかから導かれる不飽和カルボン酸誘導体成分が挙げられる。本明細書において、酸変性構造を有するポリオレフィン系樹脂を酸変性ポリオレフィン系樹脂と称する場合がある。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びシトラコン酸などが挙げられる。
不飽和カルボン酸の酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸及び無水シトラコン酸等の不飽和カルボン酸の酸無水物などが挙げられる。
不飽和カルボン酸のエステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸モノメチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、シトラコン酸ジメチル、シトラコン酸ジエチル及びテトラヒドロ無水フタル酸ジメチル等の不飽和カルボン酸のエステルなどが挙げられる。
・スチレン系樹脂(a3)
熱可塑性樹脂(a2)としてのスチレン系樹脂(a3)としては、スチレン系単量体の単独重合体(ポリスチレン:PS)であってもよい。例えば、スチレンの単独重合体、α-メチルスチレンの単独重合体及びβ-メチルスチレンの単独重合体等が挙げられる。
PSは、汎用ポリスチレン樹脂(GPPS樹脂)、又は、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS樹脂)であってもよい。耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS樹脂)は、GPPS樹脂及びゴム状弾性体を含む樹脂である。
熱可塑性樹脂(a2)としてのスチレン系樹脂(a3)としては、スチレン系単量体の単独重合体(ポリスチレン:PS)であってもよい。例えば、スチレンの単独重合体、α-メチルスチレンの単独重合体及びβ-メチルスチレンの単独重合体等が挙げられる。
PSは、汎用ポリスチレン樹脂(GPPS樹脂)、又は、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS樹脂)であってもよい。耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS樹脂)は、GPPS樹脂及びゴム状弾性体を含む樹脂である。
・ポリフェニレンエーテル樹脂
熱可塑性樹脂(a2)としてのポリフェニレンエーテル樹脂としては、例えば、ポリフェニレンエーテルの単独重合樹脂であってもよく、ポリフェニレンエーテルの共重合樹脂であってもよい。また、ポリフェニレンエーテル樹脂と、ポリフェニレンエーテル樹脂以外の樹脂とのポリマーアロイである変性ポリフェニレンエーテル樹脂であってもよい。
熱可塑性樹脂(a2)としてのポリフェニレンエーテル樹脂としては、例えば、ポリフェニレンエーテルの単独重合樹脂であってもよく、ポリフェニレンエーテルの共重合樹脂であってもよい。また、ポリフェニレンエーテル樹脂と、ポリフェニレンエーテル樹脂以外の樹脂とのポリマーアロイである変性ポリフェニレンエーテル樹脂であってもよい。
<誘電フィラー(B)>
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、誘電フィラー(B)を含んでいてもよく、目的とする誘電特性が得られれば、誘電フィラー(B)を含んでいなくてもよい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、誘電フィラー(B)を含んでいてもよく、目的とする誘電特性が得られれば、誘電フィラー(B)を含んでいなくてもよい。
誘電フィラー(B)は、高周波電界の印加により発熱するフィラーである。高周波電界とは、高周波で向きが反転する電界である。
誘電フィラー(B)は、周波数域が3MHz以上、300MHz以下の高周波電界を印加した時に発熱するフィラーであることが好ましい。誘電フィラー(B)は、周波数域3MHz以上、300MHz以下のうち、例えば、周波数13.56MHz、27.12MHz又は40.68MHz等の高周波電界の印加により発熱するフィラーであることが好ましい。
誘電フィラー(B)は、周波数域が3MHz以上、300MHz以下の高周波電界を印加した時に発熱するフィラーであることが好ましい。誘電フィラー(B)は、周波数域3MHz以上、300MHz以下のうち、例えば、周波数13.56MHz、27.12MHz又は40.68MHz等の高周波電界の印加により発熱するフィラーであることが好ましい。
誘電フィラー(B)は、酸化亜鉛、炭化ケイ素(SiC)、アナターゼ型酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ルチル型酸化チタン、水和ケイ酸アルミニウム、アルカリ金属の水和アルミノケイ酸塩等の結晶水を有する無機材料又はアルカリ土類金属の水和アルミノケイ酸塩等の結晶水を有する無機材料等の一種単独又は二種以上の組み合わせが好適である。
誘電フィラー(B)は、酸化亜鉛、炭化ケイ素、チタン酸バリウム及び酸化チタンからなる群から選択される少なくともいずれかを含むことが好ましく、酸化亜鉛、チタン酸バリウム及び酸化チタンからなる群から選択される少なくともいずれかであることがより好ましい。
例示した誘電フィラーの中でも、種類が豊富であり、様々な形状及びサイズから選択でき、高周波誘電加熱用接着剤の接着特性及び機械特性を用途に合わせて改良できるため、誘電フィラー(B)は、酸化亜鉛であることがさらに好ましい。誘電フィラー(B)として酸化亜鉛を用いることで、無色の高周波誘電加熱用接着剤を得ることができる。酸化亜鉛は、誘電フィラーの中でも密度が小さいため、誘電フィラー(B)として酸化亜鉛を含有する高周波誘電加熱用接着剤を用いて被着体を接合した場合、他の誘電フィラーを含有する接着剤を用いた場合と比べて、接合体の総重量が増大し難い。酸化亜鉛は、セラミックの中でも硬度が高過ぎないため、高周波誘電加熱用接着剤の製造装置を傷つけ難い。酸化亜鉛は、不活性な酸化物であるため、熱可塑性樹脂と配合しても、熱可塑性樹脂に与えるダメージが少ない。
また、誘電フィラー(B)としての酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタン及びルチル型酸化チタンの少なくともいずれかであることが好ましく、誘電特性に優れるという観点から、アナターゼ型酸化チタンであることがより好ましい。
また、誘電フィラー(B)としての酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタン及びルチル型酸化チタンの少なくともいずれかであることが好ましく、誘電特性に優れるという観点から、アナターゼ型酸化チタンであることがより好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤中の誘電フィラー(B)の体積含有率は、5体積%以上であることが好ましく、8体積%以上であることがより好ましく、10体積%以上であることがさらに好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤中の誘電フィラー(B)の体積含有率は、50体積%以下であることが好ましく、40体積%以下であることがより好ましく、35体積%以下であることがさらに好ましく、25体積%以下であることがよりさらに好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤中の誘電フィラー(B)の体積含有率が5体積%以上であることで、発熱性が向上し、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを強固に接合し易い。
高周波誘電加熱用接着剤中の誘電フィラー(B)の体積含有率が50体積%以下であることで、接着剤の強度低下を防ぐことができ、その結果、当該接着剤を用いることにより接合強度の低下を防ぐことができる。また、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が接着シートである場合、接着シート中の誘電フィラー(B)の体積含有率が50体積%以下であることで、シートとしてのフレキシブル性を得やすく、靱性の低下も防止しやすくなるので、後工程で高周波誘電加熱用接着シートを所望の形状に加工しやすい。
高周波誘電加熱用接着剤中の誘電フィラー(B)の体積含有率は、50体積%以下であることが好ましく、40体積%以下であることがより好ましく、35体積%以下であることがさらに好ましく、25体積%以下であることがよりさらに好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤中の誘電フィラー(B)の体積含有率が5体積%以上であることで、発熱性が向上し、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを強固に接合し易い。
高周波誘電加熱用接着剤中の誘電フィラー(B)の体積含有率が50体積%以下であることで、接着剤の強度低下を防ぐことができ、その結果、当該接着剤を用いることにより接合強度の低下を防ぐことができる。また、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が接着シートである場合、接着シート中の誘電フィラー(B)の体積含有率が50体積%以下であることで、シートとしてのフレキシブル性を得やすく、靱性の低下も防止しやすくなるので、後工程で高周波誘電加熱用接着シートを所望の形状に加工しやすい。
なお、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤中が、熱可塑性樹脂(A)及び誘電フィラー(B)を含む場合、熱可塑性樹脂(A)及び誘電フィラー(B)の合計体積に対して、誘電フィラー(B)の体積含有率は、5体積%以上であることが好ましく、8体積%以上であることがより好ましく、10体積%以上であることがさらに好ましい。熱可塑性樹脂(A)及び誘電フィラー(B)の合計体積に対して、誘電フィラー(B)の体積含有率は、50体積%以下であることが好ましく、40体積%以下であることがより好ましく、35体積%以下であることがさらに好ましく、25体積%以下であることがよりさらに好ましい。
誘電フィラー(B)の体積平均粒子径は、1μm以上であることが好ましく、2μm以上であることがより好ましく、3μm以上であることがさらに好ましい。
誘電フィラー(B)の体積平均粒子径は、30μm以下であることが好ましく、25μm以下であることがより好ましく、20μm以下であることがさらに好ましい。
誘電フィラー(B)の体積平均粒子径が1μm以上であることで、高周波誘電加熱用接着剤は、高周波電界の印加時に高い発熱性能を発現し、接着層は、被着体と短時間で強固に接着できる。
誘電フィラー(B)の体積平均粒子径が30μm以下であることで、高周波誘電加熱用接着剤は、高周波電界の印加時に高い発熱性能を発現し、接着層は、被着体と短時間で強固に接着できる。また、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が接着シートである場合、誘電フィラー(B)の体積平均粒子径が30μm以下であることで、高周波誘電加熱用接着シートの強度低下を防止できる。
誘電フィラー(B)の体積平均粒子径は、30μm以下であることが好ましく、25μm以下であることがより好ましく、20μm以下であることがさらに好ましい。
誘電フィラー(B)の体積平均粒子径が1μm以上であることで、高周波誘電加熱用接着剤は、高周波電界の印加時に高い発熱性能を発現し、接着層は、被着体と短時間で強固に接着できる。
誘電フィラー(B)の体積平均粒子径が30μm以下であることで、高周波誘電加熱用接着剤は、高周波電界の印加時に高い発熱性能を発現し、接着層は、被着体と短時間で強固に接着できる。また、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が接着シートである場合、誘電フィラー(B)の体積平均粒子径が30μm以下であることで、高周波誘電加熱用接着シートの強度低下を防止できる。
誘電フィラー(B)の体積平均粒子径は、次のような方法によって測定される。レーザー回折・散乱法により、誘電フィラー(B)の粒度分布測定を行い、当該粒度分布測定の結果からJIS Z 8819-2:2001に準じて体積平均粒子径を算出する。
<添加剤>
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、添加剤を含んでいてもよいし、添加剤を含んでいなくてもよい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、添加剤を含んでいてもよいし、添加剤を含んでいなくてもよい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が添加剤を含む場合、添加剤としては、例えば、粘着付与剤、可塑剤、ワックス、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、抗菌剤、カップリング剤、粘度調整剤、有機充填剤、及び無機充填剤等が挙げられる。添加剤としての有機充填剤、及び無機充填剤は、誘電フィラーとは異なる。
粘着付与剤及び可塑剤は、高周波誘電加熱用接着剤の溶融特性、及び接着特性を改良できる。
粘着付与剤としては、例えば、ロジン誘導体、ポリテルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂の水素化物、テルペンフェノール樹脂、クマロン・インデン樹脂、脂肪族石油樹脂、芳香族石油樹脂、及び芳香族石油樹脂の水素化物が挙げられる。
可塑剤としては、例えば、石油系プロセスオイル、天然油、二塩基酸ジアルキル、及び低分子量液状ポリマーが挙げられる。石油系プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、及び芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。天然油としては、例えば、ひまし油、及びトール油等が挙げられる。二塩基酸ジアルキルとしては、例えば、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、及びアジピン酸ジブチル等が挙げられる。低分子量液状ポリマーとしては、例えば、液状ポリブテン、及び液状ポリイソプレン等が挙げられる。
粘着付与剤としては、例えば、ロジン誘導体、ポリテルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂の水素化物、テルペンフェノール樹脂、クマロン・インデン樹脂、脂肪族石油樹脂、芳香族石油樹脂、及び芳香族石油樹脂の水素化物が挙げられる。
可塑剤としては、例えば、石油系プロセスオイル、天然油、二塩基酸ジアルキル、及び低分子量液状ポリマーが挙げられる。石油系プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、及び芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。天然油としては、例えば、ひまし油、及びトール油等が挙げられる。二塩基酸ジアルキルとしては、例えば、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、及びアジピン酸ジブチル等が挙げられる。低分子量液状ポリマーとしては、例えば、液状ポリブテン、及び液状ポリイソプレン等が挙げられる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が添加剤を含む場合、高周波誘電加熱用接着剤中の添加剤の含有率は、通常、高周波誘電加熱用接着剤の全体量基準で、0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることがさらに好ましい。また、高周波誘電加熱用接着剤中の添加剤の含有率は、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、溶剤を含有しないことが好ましい。溶剤を含有しない高周波誘電加熱用接着剤によれば、被着体との接着に用いる接着剤に起因するVOC(Volatile Organic Compounds)の問題が発生し難い。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、炭素又は炭素を主成分とする炭素化合物(例えば、カーボンブラック等)及び金属等の導電性物質を含有しないことが好ましい。本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、例えば、炭素鋼、α鉄、γ鉄、δ鉄、銅、酸化鉄、黄銅、アルミニウム、鉄-ニッケル合金、鉄-ニッケル-クロム合金、カーボンファイバー及びカーボンブラックを含有しないことが好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が導電性物質を含有する場合、接着剤中の導電性物質の含有率は、それぞれ独立に、接着剤の全体量基準で、7質量%以下であることが好ましく、6質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましく、1質量%以下であることがよりさらに好ましく、0.1質量%以下であることがさらになお好ましい。
接着剤中の導電性物質の含有率は、0質量%であることが特に好ましい。
接着剤中の導電性物質の含有率が7質量%以下であれば、誘電加熱処理した際に電気絶縁破壊して接着部及び被着体の炭化という不具合を防止し易くなる。
接着剤中の導電性物質の含有率は、0質量%であることが特に好ましい。
接着剤中の導電性物質の含有率が7質量%以下であれば、誘電加熱処理した際に電気絶縁破壊して接着部及び被着体の炭化という不具合を防止し易くなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤中、熱可塑性樹脂(A)及び誘電フィラー(B)の合計含有率は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、93質量%以上であることがさらに好ましく、95質量%以上であることがよりさらに好ましく、99質量%以上であることがさらになお好ましい。
<高周波誘電加熱用接着剤の特性>
次に、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の特性について説明する。
次に、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の特性について説明する。
(引張弾性率)
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率について説明する。本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、引張弾性率が、20MPa以上である。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率について説明する。本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、引張弾性率が、20MPa以上である。
高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率が、20MPa未満である場合、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合したときに、構造体に衝撃が加わると、高周波誘電加熱用接着剤が破壊されやすくなる。また、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合するときの高周波誘電加熱用接着剤の取り扱い性が低くなり、加工性が低くなる。
高周波誘電加熱用接着剤における引張弾性率の上限は、特に限定されず、例えば、2000MPa以下であってもよい。高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率が、過度に高いと、例えば、高周波誘電加熱用接着剤をあらかじめ定められた寸法に切断するときの加工性が低くなる場合がある。
高周波誘電加熱用接着剤における引張弾性率の上限は、特に限定されず、例えば、2000MPa以下であってもよい。高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率が、過度に高いと、例えば、高周波誘電加熱用接着剤をあらかじめ定められた寸法に切断するときの加工性が低くなる場合がある。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率は、50MPa以上であることが好ましく、100MPa以上であることがより好ましく、200MPa以上であることがさらに好ましく、500MPa以上であることがよりさらに好ましく、750MPa以上であることがよりさらに好ましく、1000MPa以上であることがさらになお好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率は、1900MPa以下であることが好ましく、1800MPa以下であることがより好ましく、1500MPa以下であることがさらに好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率は、50MPa以上であれば、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合したときに、構造体に衝撃が加わったとしても、高周波誘電加熱用接着剤の破壊がより抑制されやすくなる。また、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合するときの高周波誘電加熱用接着剤の取り扱い性がより高くなり、加工性がより高くなる。
高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率が、1900MPa以下であれば、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合して得られた構造体をあらかじめ定められた寸法に切断するときの加工性がより高くなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率は、1900MPa以下であることが好ましく、1800MPa以下であることがより好ましく、1500MPa以下であることがさらに好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率は、50MPa以上であれば、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合したときに、構造体に衝撃が加わったとしても、高周波誘電加熱用接着剤の破壊がより抑制されやすくなる。また、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合するときの高周波誘電加熱用接着剤の取り扱い性がより高くなり、加工性がより高くなる。
高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率が、1900MPa以下であれば、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合して得られた構造体をあらかじめ定められた寸法に切断するときの加工性がより高くなる。
(引張破断伸度)
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、引張破断伸度は、5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、20%以上であることがさらに好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、引張破断伸度は、1500%以下であることが好ましく、1000%以下であることがより好ましく、750%以下であることがさらに好ましく、500%以下であることがよりさらに好ましく、200%以下であることがよりさらに好ましく、100%以下であることがさらになお好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤の引張破断伸度が、5%以上であれば、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合したときに、構造体に衝撃が加わったとしても、高周波誘電加熱用接着剤が破壊されにくくなる。また、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合するときの高周波誘電加熱用接着剤の取り扱い性が高くなり、加工しやすくなる。
引張破断伸度が、1500%以下であれば、高周波誘電加熱用接着剤をあらかじめ定められた寸法に切断するときに加工しやすくなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、引張破断伸度は、5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、20%以上であることがさらに好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、引張破断伸度は、1500%以下であることが好ましく、1000%以下であることがより好ましく、750%以下であることがさらに好ましく、500%以下であることがよりさらに好ましく、200%以下であることがよりさらに好ましく、100%以下であることがさらになお好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤の引張破断伸度が、5%以上であれば、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合したときに、構造体に衝撃が加わったとしても、高周波誘電加熱用接着剤が破壊されにくくなる。また、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合するときの高周波誘電加熱用接着剤の取り扱い性が高くなり、加工しやすくなる。
引張破断伸度が、1500%以下であれば、高周波誘電加熱用接着剤をあらかじめ定められた寸法に切断するときに加工しやすくなる。
本明細書において、高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率は、JIS K 7161-1:2014及びJIS K 7127:1999に準拠して測定することができる。
また、本明細書において、高周波誘電加熱用接着剤の引張破断伸度は、JIS K 7161-1:2014及びJIS K 7127:1999に準拠して測定することができる。
また、本明細書において、高周波誘電加熱用接着剤の引張破断伸度は、JIS K 7161-1:2014及びJIS K 7127:1999に準拠して測定することができる。
(誘電特性)
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性(tanδ/ε’r)について説明する。本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性(tanδ/ε’r)が、0.005以上である。
(tanδは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける誘電正接であり、
ε’rは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける比誘電率である。)
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性(tanδ/ε’r)について説明する。本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性(tanδ/ε’r)が、0.005以上である。
(tanδは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける誘電正接であり、
ε’rは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける比誘電率である。)
高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性が、0.005以上であれば、誘電加熱処理をした際に、高周波誘電加熱用接着剤が発熱し易く、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを短時間で強固に接合し易くなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性は、0.008以上であることがより好ましく、0.010以上であることがさらに好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性が0.008以上であれば、誘電加熱処理をした際に、高周波誘電加熱用接着剤がより発熱しやすくなり、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを短時間で強固に接合し易くなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性が0.008以上であれば、誘電加熱処理をした際に、高周波誘電加熱用接着剤がより発熱しやすくなり、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを短時間で強固に接合し易くなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性の上限は特に限定されない。本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性は、例えば、0.1以下であってもよく、0.08以下であってもよく、0.05以下であってもよい。高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性は、例えば、0.005以上、0.1以下を満たしてもよい。
高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性が、0.1以下であれば、過熱を抑制しやすくなり、被着体と高周波誘電加熱用接着剤とが接する部分の損傷が起きにくい。
高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性が、0.1以下であれば、過熱を抑制しやすくなり、被着体と高周波誘電加熱用接着剤とが接する部分の損傷が起きにくい。
誘電特性(tanδ/ε’r)は、インピーダンスマテリアル装置等を用いて測定される誘電正接(tanδ)を、インピーダンスマテリアル装置等を用いて測定される比誘電率(ε’r)で除した値である。
高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性としての誘電正接(tanδ)、及び比誘電率(ε’r)は、インピーダンスマテリアルアナライザを用いて、簡便かつ正確に測定することができる。
なお、高周波誘電加熱用接着剤及び被着体の誘電特性の測定方法の詳細は、次の通りである。まず、高周波誘電加熱用接着剤の測定用シートを得る。構造体から測定用シートを得る必要がある場合は、構造体から切り出したり、削り出したりすることにより、均一な厚さの測定用シートを得る。シート化されていない、例えば、ペレット状のものについては、熱プレス機などでシート化することにより測定用シートを得る。測定用シートの厚さは、例えば、10μm以上、2mm以下である。このようにして得たシートについて、RFインピーダンスマテリアルアナライザE4991A(Agilent社製)を用いて、23℃における周波数40.68MHzの条件下、比誘電率(ε’r)、及び誘電正接(tanδ)をそれぞれ測定し、誘電特性(tanδ/ε’r)の値を算出する。
高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性としての誘電正接(tanδ)、及び比誘電率(ε’r)は、インピーダンスマテリアルアナライザを用いて、簡便かつ正確に測定することができる。
なお、高周波誘電加熱用接着剤及び被着体の誘電特性の測定方法の詳細は、次の通りである。まず、高周波誘電加熱用接着剤の測定用シートを得る。構造体から測定用シートを得る必要がある場合は、構造体から切り出したり、削り出したりすることにより、均一な厚さの測定用シートを得る。シート化されていない、例えば、ペレット状のものについては、熱プレス機などでシート化することにより測定用シートを得る。測定用シートの厚さは、例えば、10μm以上、2mm以下である。このようにして得たシートについて、RFインピーダンスマテリアルアナライザE4991A(Agilent社製)を用いて、23℃における周波数40.68MHzの条件下、比誘電率(ε’r)、及び誘電正接(tanδ)をそれぞれ測定し、誘電特性(tanδ/ε’r)の値を算出する。
(流動開始温度)
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、流動開始温度は、80℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、120℃以上であることがさらに好ましく、140℃以上であることがよりさらに好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、流動開始温度は、250℃以下であることが好ましく、220℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましく、180℃以下であることがよりさらに好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤の流動開始温度が80℃以上であれば、当該高周波誘電加熱用接着剤を用いて製造した構造体は、一般生活における耐熱性を得やすい。
高周波誘電加熱用接着剤の流動開始温度が250℃以下であれば、接合時に高周波誘電加熱用接着剤を溶融させるための時間が長くなることを防ぎやすく、高周波誘電加熱用接着剤と被着体との接合強度も得やすい。
流動開始温度は、後述する実施例の項目において説明する方法により測定できる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、流動開始温度は、80℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、120℃以上であることがさらに好ましく、140℃以上であることがよりさらに好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、流動開始温度は、250℃以下であることが好ましく、220℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましく、180℃以下であることがよりさらに好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤の流動開始温度が80℃以上であれば、当該高周波誘電加熱用接着剤を用いて製造した構造体は、一般生活における耐熱性を得やすい。
高周波誘電加熱用接着剤の流動開始温度が250℃以下であれば、接合時に高周波誘電加熱用接着剤を溶融させるための時間が長くなることを防ぎやすく、高周波誘電加熱用接着剤と被着体との接合強度も得やすい。
流動開始温度は、後述する実施例の項目において説明する方法により測定できる。
<高周波誘電加熱用接着剤の態様>
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の形状は、特に限定されず、シート状であることが好ましい。すなわち、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、接着シート(高周波誘電加熱用接着シートと称する場合がある。)であることが好ましい。高周波誘電加熱用接着剤が接着シートであることで、構造体の製造工程の時間をさらに短縮することができる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の形状は、特に限定されず、シート状であることが好ましい。すなわち、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、接着シート(高周波誘電加熱用接着シートと称する場合がある。)であることが好ましい。高周波誘電加熱用接着剤が接着シートであることで、構造体の製造工程の時間をさらに短縮することができる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、一態様では、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着シートからなる接着層の一層のみで構成される。高周波誘電加熱用接着剤が、接着層の一層のみからなる高周波誘電加熱用接着シートである場合、当該接着層そのものが高周波誘電加熱用接着シートに相当するため、高周波誘電加熱用接着シートの形態及び特性は、接着層の形態及び特性に相当する。高周波誘電加熱用接着シートは、単一の接着層のみからなることが好ましい。本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、単一の接着層のみからなる高周波誘電加熱用接着シートであることが好ましい。これにより、高周波誘電加熱用接着シートの厚さを薄くすることができ、また、簡単に高周波誘電加熱用接着シートを成形することができる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着は、接着層の一層のみからなる高周波誘電加熱用接着シートの態様に限定されない。高周波誘電加熱用接着の別の態様では、複数の層から構成される高周波誘電加熱用接着シートである場合がある。この場合、接着層以外の層が積層されている態様も挙げられる。
高周波誘電加熱用接着シートは、高周波誘電加熱接着性の接着層の一層のみからなる場合があるため、本明細書において、「高周波誘電加熱用接着シート」という用語と、「接着層」という用語は、場合によっては、互いに入れ替えることが可能である。
図1A、図1B、及び図1Cには、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の複数の態様の概略図が例示されている。
図1Aに示された高周波誘電加熱用接着剤1Aは、単一の接着層10のみから構成される接着シートである。
図1Bに示された高周波誘電加熱用接着剤1Bは、接着層10と、接着層10を支持する基材30とを有する接着シートである。接着層10は、第一表面11を有する。基材30としては、接着層10を支持できる部材であれば特に限定されない。基材30は、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、アセテート樹脂、ABS樹脂、ポリスチレン樹脂、及び塩化ビニル樹脂等からなる群から選択される少なくとも1種以上の樹脂を含む樹脂シートが挙げられる。ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等が挙げられる。ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等が挙げられる。基材30は、誘電フィラー(B)を含んでいてもよい。接着層10中の誘電フィラー(B)と基材30中の誘電フィラーとは、互いに同一であるか又は異なる。
図1Cに示された高周波誘電加熱用接着剤1Cは、接着層10及び接着層20の間に配置された中間層40と、を有する接着シートである。高周波誘電加熱用接着剤1Cは、第一表面11及び第一表面11とは反対側の第二表面21を有する。高周波誘電加熱用接着剤1Cにおいては、接着層10が、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着シートの接着層の条件を満たしていればよい。一態様においては、接着層10と接着層20の両方が同じ組成及び特性の層である。一態様においては、接着層20が、接着層10とは組成及び特性の少なくともいずれかの点で異なる高周波誘電加熱接着性の層である。一態様においては、接着層20が、高周波誘電加熱接着性の層ではない一般的な接着剤の層である。この場合、高周波誘電加熱接着性ではない接着層20としては、例えば、水又は溶剤が蒸発して乾燥固化する乾燥固化型の接着剤の層、又は粘着剤(感圧性接着剤)から形成される粘着剤の層である。
(厚さ)
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が、接着層の一層のみからなる接着シートである場合、本実施形態に係る接着シートの厚さは、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、30μm以上であることがさらに好ましく、50μm以上であることが特に好ましい。
接着シートの厚さが5μm以上であれば、被着体と接する接着シートについて高周波印加時の発熱性が向上するので、接着シートと被着体とを短時間で強固に接着し易い。また、被着体と接着する際に、接着シートが被着体の凹凸に追従しやすく、接着強度が発現しやすくなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が、接着層の一層のみからなる接着シートである場合、本実施形態に係る接着シートの厚さは、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、30μm以上であることがさらに好ましく、50μm以上であることが特に好ましい。
接着シートの厚さが5μm以上であれば、被着体と接する接着シートについて高周波印加時の発熱性が向上するので、接着シートと被着体とを短時間で強固に接着し易い。また、被着体と接着する際に、接着シートが被着体の凹凸に追従しやすく、接着強度が発現しやすくなる。
接着シートが複数の層からなる多層構成の場合、接着層の厚さは、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、30μm以上であることがさらに好ましく、50μm以上であることがよりさらに好ましい。
高周波誘電加熱用接着シートが多層構成のシートである場合、接着層の厚さが5μm以上であれば、被着体と接着する際に、接着層が被着体の凹凸に追従しやすく、接着強度が発現しやすくなる。
高周波誘電加熱用接着シートが多層構成のシートである場合、接着層の厚さが5μm以上であれば、被着体と接着する際に、接着層が被着体の凹凸に追従しやすく、接着強度が発現しやすくなる。
接着シートの厚さの上限は、特に限定されない。接着シートの厚さが増すほど、接着シートと被着体とを接着して得られる構造体全体の重量も増加する。このため、接着シートは、例えば、加工性、取り扱い性など、実使用上問題ない範囲の厚さであることが好ましい。高周波誘電加熱用接着シートの実用性及び成形性も考慮すると、本実施形態に係る接着シートの厚さは、2000μm以下であることが好ましく、1000μm以下であることがより好ましく、600μm以下であることがさらに好ましい。接着シートの厚さの上限は、接着層の一層のみからなる構成、接着層を含む複数の層からなる多層構成のいずれの場合にもかかわらず、上記の値であることが好ましい。
高周波誘電加熱用接着剤としての接着シートは、塗布が必要な液状の接着剤を用いる場合と比べて、取り扱い易く、被着体との接合時の作業性も向上する。
また、高周波誘電加熱用接着剤としての接着シートは、シート厚さなどを適宜制御できる。そのため、接着シートをロール・ツー・ロール方式に適用することもでき、かつ、抜き加工等により、被着体との接着面積、並びに被着体の形状に合わせて、接着シートを任意の面積及び形状に加工できる。そのため、高周波誘電加熱用接着剤としての接着シートは、製造工程の観点からも、利点が大きい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、いわゆる短波から超短波と呼ばれる周波数帯(例えば、3MHz以上、300MHz以下)の高周波電界を印加して用いられることが好ましい。当該周波数帯の高周波電界を印加すると、加熱可能な深さが深いため、高周波印加時の発熱性が向上する。このため、高周波誘電加熱用接着剤の厚さが厚い場合でも、接着シートと被着体とを短時間で強固に接着しやすい。本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、1つ以上の被着体と接合するために用いられることが好ましい。被着体については後述する。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の破壊靭性の指標としては、例えば、直角形法引裂強度が挙げられる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、直角形法引裂強度は、15N/mm以上であることが好ましく、20N/mm以上であることがより好ましく、25N/mm以上であることがさらに好ましく、30N/mm以上であることがよりさらに好ましく、40N/mm以上であることがよりさらに好ましく、50N/mm以上であることがさらになお好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の直角形法引裂強度が、15N/mm以上であれば、例えば、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合して得られた構造体に、強い衝撃が加えられたとしても、構造体の破壊が抑制されやすくなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の直角形法引裂強度の上限値は特に限定されず、例えば、200N/mm以下であってもよく、100N/mm以下であってもよい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤において、直角形法引裂強度は、15N/mm以上であることが好ましく、20N/mm以上であることがより好ましく、25N/mm以上であることがさらに好ましく、30N/mm以上であることがよりさらに好ましく、40N/mm以上であることがよりさらに好ましく、50N/mm以上であることがさらになお好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の直角形法引裂強度が、15N/mm以上であれば、例えば、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合して得られた構造体に、強い衝撃が加えられたとしても、構造体の破壊が抑制されやすくなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤の直角形法引裂強度の上限値は特に限定されず、例えば、200N/mm以下であってもよく、100N/mm以下であってもよい。
<高周波誘電加熱用接着剤の製造方法>
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、例えば、上述の各成分を混合することにより製造できる。本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が接着シートである場合、例えば、上述の各成分を予備混合し、押出機、及び熱ロール等の公知の混練装置を用いて混練し、押出成形、カレンダー成形、インジェクション成形、及びキャスティング成形等の公知の成形方法により製造できる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、例えば、上述の各成分を混合することにより製造できる。本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が接着シートである場合、例えば、上述の各成分を予備混合し、押出機、及び熱ロール等の公知の混練装置を用いて混練し、押出成形、カレンダー成形、インジェクション成形、及びキャスティング成形等の公知の成形方法により製造できる。
[被着体]
被着体の材質は、特に限定されない。被着体の材質は、有機材料、及び無機材料(金属材料等を含む。)のいずれの材料でもよく、有機材料と無機材料との複合材料でもよい。
被着体の材質は、特に限定されない。被着体の材質は、有機材料、及び無機材料(金属材料等を含む。)のいずれの材料でもよく、有機材料と無機材料との複合材料でもよい。
被着体の材質は、有機材料であることが好ましい。被着体の材質としての有機材料は、例えば、プラスチック材料、及びゴム材料が挙げられる。プラスチック材料としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)、ポリカーボネート樹脂(PC樹脂)、ポリアミド樹脂(ナイロン6及びナイロン66等)、ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレート(PET樹脂)及びポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)等)、ポリアセタール樹脂(POM樹脂)、ポリメチルメタクリレート樹脂、及びスチレン系樹脂(ポリスチレン樹脂等)などが挙げられる。ゴム材料としては、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、エチレンプロピレンゴム(EPR)、及びシリコーンゴム等が挙げられる。また、被着体は、有機材料の発泡材でもよい。
被着体の材質としての無機材料としては、ガラス材料、セメント材料、セラミック材料、及び金属材料等が挙げられる。また、被着体は、繊維と上述したプラスチック材料との複合材料である繊維強化樹脂(Fiber Reinforced Plastics,FRP)でもよい。この繊維強化樹脂におけるプラスチック材料は、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)、ポリカーボネート樹脂(PC樹脂)、ポリアミド樹脂(ナイロン6及びナイロン66等)、ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレート(PET樹脂)及びポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)等)、ポリアセタール樹脂(POM樹脂)、ポリメチルメタクリレート樹脂、及びポリスチレン樹脂等からなる群から選択される少なくとも一種である。繊維強化樹脂における繊維は、例えば、ガラス繊維、ケブラー繊維、及び炭素繊維等が挙げられる。
被着体は、導電性が低いことが好ましい。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を用いて1つ以上の被着体を接合する場合、1つ以上の被着体は、互いに同じ材質であるか、又は異なる材質である。1つ以上の被着体において、少なくとも1つの被着体の材質が、熱可塑性樹脂を主体として含むことが好ましい。本明細書中において、主体として含むとは、対象となる物質が、全体に対して最も多く含まれることを表す。例えば、全体に占める割合として、対象となる物質の含有割合が50質量%以上であることを示す。
1つ以上の被着体において、少なくとも1つの被着体の材質が熱可塑性樹脂を主体として含む場合、少なくとも1つの被着体は、芳香環を持つ樹脂を含むことが好ましい。芳香環を持つ樹脂は、分子中に芳香環を含む樹脂であり、例えば、芳香族ポリエステル樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET樹脂))、芳香族ポリカーボネート樹脂(芳香族PC樹脂)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE樹脂)、及びスチレン系樹脂(例えば、ポリスチレン樹脂)等が挙げられる。中でも、芳香環を持つ樹脂は、スチレン系樹脂であることが好ましい。つまり、被着体の材質は、スチレン系樹脂を含んでいることが好ましく、スチレン系樹脂を主体として含むことがより好ましい。被着体がスチレン系樹脂を含んでいると、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤と接合したときの接着性に優れる。2つ以上の被着体を接合する場合、2つ以上の被着体は、互いに、芳香環を持つ同じ樹脂を含んでいてもよく、芳香環を持つ異なる樹脂を含んでいてもよい。2つ以上の被着体は、例えば、いずれもスチレン系樹脂を含んでいてもよい。2つ以上の被着体が、いずれもスチレン系樹脂を含む場合、2つ以上の被着体は、互いに同じスチレン系樹脂を含んでいてもよく、異なるスチレン系樹脂を含んでいてもよい。被着体の材料として用いられるスチレン系樹脂は、前述のスチレン系共重合樹脂(a1)及び熱可塑性樹脂(a2)で説明した樹脂と同様の樹脂が挙げられる。例示した樹脂の中でも、スチレン系単量体の単独重合体(ポリスチレン:PS)を含むことが好ましい。被着体は、被着体に含まれる熱可塑性樹脂全体に対して、質量基準で、芳香環を持つ樹脂を50質量%以上含むことがより好ましく、60質量%以上含むことがさらに好ましく、70質量%以上含むことがよりさらに好ましく、80質量%以上であることが特に好ましい。被着体の材質がスチレン系樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、又はポリフェニレンエーテル樹脂を含む場合、被着体は、当該樹脂を、被着体に含まれる熱可塑性樹脂全体に対して、質量基準で、50質量%以上含むことが好ましく、60質量%以上含むことがより好ましく、70質量%以上含むことがよりさらに好ましく、80質量%以上含むことがさらになお好ましい。
被着体の形状は、特に限定されないが、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤が接着シートである場合、被着体は、接着シートを貼り合わせることのできる面を有することが好ましく、シート状又は板状であることが好ましい。複数の被着体同士を接着する場合は、それら被着体の形状及び寸法は、互いに同じでも異なっていてもよい。
[構造体]
本実施形態に係る構造体は、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤と、1つ以上の被着体とを含む。本実施形態に係る構造体において、1つ以上の被着体が本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤により接合されている。本実施形態に係る構造体は、1つ以上の被着体が高周波誘電加熱用接着剤を介して積層された構造体(例えば、積層体)であることが好ましい。また、本実施形態に係る構造体は、2つ以上の被着体が高周波誘電加熱用接着剤を介して積層された構造体であってもよい。以下、本実施形態に係る構造体が、2つの被着体を備える場合について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る構造体は、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤と、1つ以上の被着体とを含む。本実施形態に係る構造体において、1つ以上の被着体が本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤により接合されている。本実施形態に係る構造体は、1つ以上の被着体が高周波誘電加熱用接着剤を介して積層された構造体(例えば、積層体)であることが好ましい。また、本実施形態に係る構造体は、2つ以上の被着体が高周波誘電加熱用接着剤を介して積層された構造体であってもよい。以下、本実施形態に係る構造体が、2つの被着体を備える場合について、図面を参照して説明する。
図2には、本実施形態の一例としての構造体100の概略断面図が示されている。
構造体100は、第1被着体110及び第2被着体120と、高周波誘電加熱用接着剤1Aと、を含み、高周波誘電加熱用接着剤1Aは、第1被着体110及び第2被着体120の間に配置されている。構造体100は、第1被着体110、高周波誘電加熱用接着剤1A、第2被着体120が、この順に積層された積層体である。第1被着体110及び第2被着体120は、厚さ方向の寸法及び長さ方向の寸法が同じである。構造体100は、第1被着体110、高周波誘電加熱用接着剤1A、及び第2被着体120のそれぞれの長さ方向の中央部が揃う位置に配置されている。
構造体100は、第1被着体110及び第2被着体120と、高周波誘電加熱用接着剤1Aと、を含み、高周波誘電加熱用接着剤1Aは、第1被着体110及び第2被着体120の間に配置されている。構造体100は、第1被着体110、高周波誘電加熱用接着剤1A、第2被着体120が、この順に積層された積層体である。第1被着体110及び第2被着体120は、厚さ方向の寸法及び長さ方向の寸法が同じである。構造体100は、第1被着体110、高周波誘電加熱用接着剤1A、及び第2被着体120のそれぞれの長さ方向の中央部が揃う位置に配置されている。
図3には、本実施形態の他の一例としての構造体200の概略断面図が示されている。
構造体200は、第1被着体210及び第2被着体220と、高周波誘電加熱用接着剤1Aと、を含み、高周波誘電加熱用接着剤1Aは、第1被着体210及び第2被着体220の間に配置されている。構造体200は、第1被着体210、高周波誘電加熱用接着剤1A、第2被着体220が、この順に積層された積層体である。第1被着体210は、高周波誘電加熱用接着剤1Aと長さ方向の寸法が同じである。第2被着体220は、厚さ方向の寸法及び長さ方向の寸法が、第1被着体210の寸法よりも大きい。第1被着体110及び高周波誘電加熱用接着剤1Aは、長さ方向の両端部が揃う位置に配置されている。第1被着体110、高周波誘電加熱用接着剤1A、及び第2被着体220は、それぞれの長さ方向の一方の端部が揃う位置に配置されている。
構造体200は、第1被着体210及び第2被着体220と、高周波誘電加熱用接着剤1Aと、を含み、高周波誘電加熱用接着剤1Aは、第1被着体210及び第2被着体220の間に配置されている。構造体200は、第1被着体210、高周波誘電加熱用接着剤1A、第2被着体220が、この順に積層された積層体である。第1被着体210は、高周波誘電加熱用接着剤1Aと長さ方向の寸法が同じである。第2被着体220は、厚さ方向の寸法及び長さ方向の寸法が、第1被着体210の寸法よりも大きい。第1被着体110及び高周波誘電加熱用接着剤1Aは、長さ方向の両端部が揃う位置に配置されている。第1被着体110、高周波誘電加熱用接着剤1A、及び第2被着体220は、それぞれの長さ方向の一方の端部が揃う位置に配置されている。
本実施形態に係る構造体が積層体である場合、当該積層体における被着体の材質は、有機材料であることが好ましい。当該積層体が、被着体を2つ以上備える場合、それぞれの被着体は、互いに同じ材質であるか、又は異なる材質であってもよい。当該積層体における2つ以上の被着体は、少なくとも一つの被着体の材質が、熱可塑性樹脂を主体として含むことが好ましい。被着体の材質としての熱可塑性樹脂は、芳香環を持つ樹脂(例えば、スチレン系樹脂)等が適用できる。被着体の材質としての芳香環を持つ樹脂は、前述の例示した樹脂が挙げられる。また、被着体の材質としてのスチレン系樹脂は、前述のスチレン系共重合樹脂(a1)及び熱可塑性樹脂(a2)で説明した樹脂と同様の樹脂が挙げられる。例えば、図2の構造体100の場合、最外層としての第1被着体110及び第2被着体120の材質が有機材料であることが好ましい。第1被着体110及び第2被着体120の材質が有機材料である場合、第1被着体110及び第2被着体120の少なくとも一方は、芳香環を持つ樹脂(例えば、スチレン系樹脂)を含むことが好ましい。図3の構造体200における第1被着体210及び第2被着体220の場合も同様である。
本実施形態に係る構造体において、高周波誘電加熱用接着剤の配置されている位置及び厚さ等は、図2及び図3に示された位置及び厚さ等に限定されない。
本実施形態に係る構造体において、被着体の形状、サイズ及び数等は、図2及び図3に示された形状、サイズ及び数等に限定されない。
本実施形態に係る構造体は、図2及び図3に示されたような2つの被着体が高周波誘電加熱用接着剤を介して積層された構造体に限定されない。
本実施形態に係る構造体において、被着体の形状、サイズ及び数等は、図2及び図3に示された形状、サイズ及び数等に限定されない。
本実施形態に係る構造体は、図2及び図3に示されたような2つの被着体が高周波誘電加熱用接着剤を介して積層された構造体に限定されない。
[構造体の製造方法]
本実施形態に係る構造体の製造方法は、1つ以上の被着体に対して、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を配置する工程と、高周波誘電加熱用接着剤に高周波電界を印加して、1つ以上の被着体を接合する工程と、を含む。印加する高周波電界の周波数は、例えば、3MHz以上、300MHz以下である。2つ以上の被着体と本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤とを接合して構造体を製造する場合、本実施形態に係る構造体の製造方法は、2つ以上の被着体の間に、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を配置する工程と、高周波誘電加熱用接着剤に高周波電界を印加して、2つ以上の被着体を接合する工程と、を含む。この場合も、印加する高周波電界の周波数は、例えば、3MHz以上、300MHz以下である。
本実施形態に係る構造体の製造方法は、1つ以上の被着体に対して、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を配置する工程と、高周波誘電加熱用接着剤に高周波電界を印加して、1つ以上の被着体を接合する工程と、を含む。印加する高周波電界の周波数は、例えば、3MHz以上、300MHz以下である。2つ以上の被着体と本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤とを接合して構造体を製造する場合、本実施形態に係る構造体の製造方法は、2つ以上の被着体の間に、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を配置する工程と、高周波誘電加熱用接着剤に高周波電界を印加して、2つ以上の被着体を接合する工程と、を含む。この場合も、印加する高周波電界の周波数は、例えば、3MHz以上、300MHz以下である。
本実施形態に係る構造体の製造方法において、誘電加熱装置の電極の間に2つ以上の被着体と高周波誘電加熱用接着剤とを配置し、2つ以上の被着体と高周波誘電加熱用接着剤とを前記電極で加圧しながら高周波電界を印加することが好ましい。このように電極で加圧しながら高周波電界を印加することで、構造体をより短時間で製造し易くなる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を用いた製造方法によれば、誘電加熱装置によって、外部から、あらかじめ定められた箇所のみを局所的に加熱することができる。そのため、被着体が、大型で且つ複雑な立体構造体又は厚さが大きく且つ複雑な立体構造体等であり、さらに高い寸法精度を求められる場合でも、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を用いた製造方法は、有効である。
以下、本実施形態に係る構造体の製造方法の一例として、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を用いて、2つ以上の被着体を接合する態様を挙げて説明するが、本発明は、この態様に限定されない。
本実施形態の一態様に係る接合方法は、以下の工程P1及び工程P2を含む。
・工程P1
工程P1は、2つ以上の被着体の間に本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を配置する工程である。本実施形態に係る構造体として積層体を製造する場合、工程P1においては、例えば、被着体と高周波誘電加熱用接着剤とを交互に配置して、高周波誘電加熱用接着剤を介して2つ以上の被着体を積層させる。
工程P1は、2つ以上の被着体の間に本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を配置する工程である。本実施形態に係る構造体として積層体を製造する場合、工程P1においては、例えば、被着体と高周波誘電加熱用接着剤とを交互に配置して、高周波誘電加熱用接着剤を介して2つ以上の被着体を積層させる。
被着体同士を接合できるように、高周波誘電加熱用接着剤を被着体間で挟持することが好ましい。高周波誘電加熱用接着剤を、被着体間の一部において挟持するか、被着体間の複数箇所において挟持するか、又は被着体間の全面において挟持すればよい。被着体同士の接着強度を向上させる観点から、被着体同士の接合面全体に亘って高周波誘電加熱用接着剤を挟持することが好ましい。
また、被着体間の一部において高周波誘電加熱用接着剤を挟持する一態様としては、被着体同士の接合面の外周に沿って高周波誘電加熱用接着剤を枠状に配置して、被着体間で挟持する態様が挙げられる。このように高周波誘電加熱用接着剤を枠状に配置することで、被着体同士の接合強度を得るとともに、接合面全体に亘って高周波誘電加熱用接着剤を配置した場合に比べて構造体を軽量化できる。
また、被着体間の一部に高周波誘電加熱用接着剤を挟持する一態様によれば、用いる高周波誘電加熱用接着剤の量を減らしたり、サイズを小さくできるため、接合面全体に亘って高周波誘電加熱用接着剤を配置した場合に比べて高周波誘電加熱処理時間を短縮できる。
また、被着体間の一部において高周波誘電加熱用接着剤を挟持する一態様としては、被着体同士の接合面の外周に沿って高周波誘電加熱用接着剤を枠状に配置して、被着体間で挟持する態様が挙げられる。このように高周波誘電加熱用接着剤を枠状に配置することで、被着体同士の接合強度を得るとともに、接合面全体に亘って高周波誘電加熱用接着剤を配置した場合に比べて構造体を軽量化できる。
また、被着体間の一部に高周波誘電加熱用接着剤を挟持する一態様によれば、用いる高周波誘電加熱用接着剤の量を減らしたり、サイズを小さくできるため、接合面全体に亘って高周波誘電加熱用接着剤を配置した場合に比べて高周波誘電加熱処理時間を短縮できる。
・工程P2
工程P2は、工程P1において被着体間に配置した高周波誘電加熱用接着剤に高周波電界を印加して、2つ以上の被着体を接合する工程である。印加する高周波電界の周波数は、一実施形態において、3MHz以上、300MHz以下である。例えば、誘電加熱装置を用いることにより、高周波電界を高周波誘電加熱用接着剤に印加することができる。
工程P2は、工程P1において被着体間に配置した高周波誘電加熱用接着剤に高周波電界を印加して、2つ以上の被着体を接合する工程である。印加する高周波電界の周波数は、一実施形態において、3MHz以上、300MHz以下である。例えば、誘電加熱装置を用いることにより、高周波電界を高周波誘電加熱用接着剤に印加することができる。
(誘電加熱装置)
図4には、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤及び誘電加熱装置を用いた高周波誘電加熱処理を説明する概略図が示されている。
図4に示された誘電加熱装置50は、第1高周波電界印加電極51と、第2高周波電界印加電極52と、高周波電源53と、を備えている。
第1高周波電界印加電極51と、第2高周波電界印加電極52とは、互いに対向配置されている。第1高周波電界印加電極51及び第2高周波電界印加電極52は、プレス機構を有している。誘電加熱装置50の電極(第1高周波電界印加電極51及び第2高周波電界印加電極52)のプレス機構により、当該電極の間に配置された2つ以上の被着体と高周波誘電加熱用接着剤とを加圧しながら高周波電界を印加することもできる。
図4には、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤及び誘電加熱装置を用いた高周波誘電加熱処理を説明する概略図が示されている。
図4に示された誘電加熱装置50は、第1高周波電界印加電極51と、第2高周波電界印加電極52と、高周波電源53と、を備えている。
第1高周波電界印加電極51と、第2高周波電界印加電極52とは、互いに対向配置されている。第1高周波電界印加電極51及び第2高周波電界印加電極52は、プレス機構を有している。誘電加熱装置50の電極(第1高周波電界印加電極51及び第2高周波電界印加電極52)のプレス機構により、当該電極の間に配置された2つ以上の被着体と高周波誘電加熱用接着剤とを加圧しながら高周波電界を印加することもできる。
図4には、誘電加熱装置50を用いて構造体100(図2参照)を製造する方法の一例が示されている。誘電加熱装置50により、第1高周波電界印加電極51と第2高周波電界印加電極52との間で第1被着体110、高周波誘電加熱用接着剤1A、第2被着体120を加圧処理できる。
第1高周波電界印加電極51と第2高周波電界印加電極52とが互いに平行な1対の平板電極を構成している場合、このような電極配置の形式を平行平板タイプと称する場合がある。
高周波電界の印加には平行平板タイプの高周波誘電加熱装置を用いることも好ましい。平行平板タイプの高周波誘電加熱装置であれば、高周波電界が電極間に位置する高周波誘電加熱用接着剤を貫通するので、高周波誘電加熱用接着剤全体を温めることができ、被着体と高周波誘電加熱用接着剤とを短時間で接合できる。また、構造体としての積層体を製造する場合には、平行平板タイプの高周波誘電加熱装置を用いることが好ましい。
高周波電界の印加には平行平板タイプの高周波誘電加熱装置を用いることも好ましい。平行平板タイプの高周波誘電加熱装置であれば、高周波電界が電極間に位置する高周波誘電加熱用接着剤を貫通するので、高周波誘電加熱用接着剤全体を温めることができ、被着体と高周波誘電加熱用接着剤とを短時間で接合できる。また、構造体としての積層体を製造する場合には、平行平板タイプの高周波誘電加熱装置を用いることが好ましい。
第1高周波電界印加電極51及び第2高周波電界印加電極52のそれぞれに、例えば、周波数13.56MHz程度、周波数27.12MHz程度又は周波数40.68MHz程度の高周波電界を印加するための高周波電源53が接続されている。
誘電加熱装置50は、図4に示すように、第1被着体110、及び第2被着体120の間に挟持した高周波誘電加熱用接着剤1Aを介して、誘電加熱処理する。さらに、誘電加熱装置50は、誘電加熱処理に加えて、第1高周波電界印加電極51及び第2高周波電界印加電極52による加圧処理によって、第1被着体110、及び第2被着体120を接合する。なお、加圧処理を行わずに、例えば、高周波誘電加熱用接着剤や被着体の自重のみによる押圧により2つ以上の被着体を接合してもよい。
誘電加熱装置50は、図4に示すように、第1被着体110、及び第2被着体120の間に挟持した高周波誘電加熱用接着剤1Aを介して、誘電加熱処理する。さらに、誘電加熱装置50は、誘電加熱処理に加えて、第1高周波電界印加電極51及び第2高周波電界印加電極52による加圧処理によって、第1被着体110、及び第2被着体120を接合する。なお、加圧処理を行わずに、例えば、高周波誘電加熱用接着剤や被着体の自重のみによる押圧により2つ以上の被着体を接合してもよい。
第1高周波電界印加電極51及び第2高周波電界印加電極52の間に、高周波電界を印加すると、高周波誘電加熱用接着剤1Aが、高周波エネルギーを吸収する。これによって、高周波誘電加熱用接着剤1A中の熱可塑性樹脂成分が溶融し、短時間処理であっても、第1被着体110、及び第2被着体120を強固に接合できる。
なお、高周波誘電加熱用接着剤1Aが誘電フィラー(図示せず)を含有する場合、接着剤成分中に分散された誘電フィラーが高周波エネルギーを吸収する。そして、誘電フィラーは、発熱源として機能し、誘電フィラーの発熱によって、熱可塑性樹脂成分を溶融させ、短時間処理であっても、最終的には、第1被着体110、及び第2被着体120を強固に接合できる。
なお、高周波誘電加熱用接着剤1Aが誘電フィラー(図示せず)を含有する場合、接着剤成分中に分散された誘電フィラーが高周波エネルギーを吸収する。そして、誘電フィラーは、発熱源として機能し、誘電フィラーの発熱によって、熱可塑性樹脂成分を溶融させ、短時間処理であっても、最終的には、第1被着体110、及び第2被着体120を強固に接合できる。
第1高周波電界印加電極51及び第2高周波電界印加電極52は、プレス機構を有することから、プレス装置としても機能する。そのため、第1高周波電界印加電極51及び第2高周波電界印加電極52による圧縮方向への加圧、並びに高周波誘電加熱用接着剤1Aの加熱溶融によって、第1被着体110、及び第2被着体120をより強固に接合できる。なお、構造体の製造方法の説明において図2に示す構造体100を製造する場合を例に挙げて説明しているが、本発明は、この例に限定されない。
(高周波誘電加熱条件)
高周波誘電加熱条件は、適宜変更できるが、以下の条件であることが好ましい。
高周波誘電加熱条件は、適宜変更できるが、以下の条件であることが好ましい。
高周波電界の出力は、10W以上であることが好ましく、30W以上であることがより好ましく、50W以上であることがさらに好ましく、80W以上であることがよりさらに好ましい。
高周波電界の出力は、50,000W以下であることが好ましく、20,000W以下であることがより好ましく、15,000W以下であることがさらに好ましく、10,000W以下であることがよりさらに好ましく、1,000W以下であることがさらになお好ましい。
高周波電界の出力が10W以上であれば、誘電加熱処理時に温度が上昇し難いという不具合を防止できるので、良好な接合強度を得やすい。
高周波電界の出力が50,000W以下であれば、誘電加熱処理による温度制御が困難となる不具合を防ぎ易い。
高周波電界の出力は、50,000W以下であることが好ましく、20,000W以下であることがより好ましく、15,000W以下であることがさらに好ましく、10,000W以下であることがよりさらに好ましく、1,000W以下であることがさらになお好ましい。
高周波電界の出力が10W以上であれば、誘電加熱処理時に温度が上昇し難いという不具合を防止できるので、良好な接合強度を得やすい。
高周波電界の出力が50,000W以下であれば、誘電加熱処理による温度制御が困難となる不具合を防ぎ易い。
高周波電界の印加時間は、1秒以上であることが好ましい。
高周波電界の印加時間は、300秒以下であることが好ましく、240秒以下であることがより好ましく、180秒以下であることがさらに好ましく、120秒以下であることがよりさらに好ましく、90秒以下であることがさらになお好ましく、50秒以下であることが特に好ましい。
高周波電界の印加時間が1秒以上であれば、誘電加熱処理時に温度が上昇し難いという不具合を防止できるので、良好な接着力を得やすい。
高周波電界の印加時間が300秒以下であれば、構造体の製造効率が低下したり、製造コストが高くなったり、さらには、被着体が熱劣化するといった不具合を防ぎ易い。
高周波電界の印加時間は、300秒以下であることが好ましく、240秒以下であることがより好ましく、180秒以下であることがさらに好ましく、120秒以下であることがよりさらに好ましく、90秒以下であることがさらになお好ましく、50秒以下であることが特に好ましい。
高周波電界の印加時間が1秒以上であれば、誘電加熱処理時に温度が上昇し難いという不具合を防止できるので、良好な接着力を得やすい。
高周波電界の印加時間が300秒以下であれば、構造体の製造効率が低下したり、製造コストが高くなったり、さらには、被着体が熱劣化するといった不具合を防ぎ易い。
印加する高周波電界の周波数は、1kHz以上であることがより好ましく、1MHz以上であることがより好ましく、3MHz以上であることがより好ましく、5MHz以上であることがさらに好ましく、10MHz以上であることがよりさらに好ましい。
印加する高周波電界の周波数は、300MHz以下であることが好ましく、100MHz以下であることがより好ましく、80MHz以下であることがさらに好ましく、50MHz以下であることがよりさらに好ましい。具体的には、国際電気通信連合により割り当てられた工業用周波数帯13.56MHz、27.12MHz又は40.68MHzが、本実施形態の高周波誘電加熱による製造方法や接合方法にも利用される。
印加する高周波電界の周波数は、300MHz以下であることが好ましく、100MHz以下であることがより好ましく、80MHz以下であることがさらに好ましく、50MHz以下であることがよりさらに好ましい。具体的には、国際電気通信連合により割り当てられた工業用周波数帯13.56MHz、27.12MHz又は40.68MHzが、本実施形態の高周波誘電加熱による製造方法や接合方法にも利用される。
[本実施形態の効果]
本実施形態の高周波誘電加熱用接着剤は、スチレン系共重合樹脂(a1)を含む熱可塑性樹脂(A)を有し、引張弾性率が特定の下限値を満たすので、高周波誘電加熱用接着剤の強度特性が向上する。また、被着体がスチレン系樹脂を含む場合、被着体とより強固に接合できる。さらに、本実施形態の高周波誘電加熱用接着剤は、誘電特性が前記下限値を満たすので、1つ以上の被着体を一度に短時間で強固に接合できる。本実施形態によれば、当該高周波誘電加熱用接着剤により1つ以上の被着体が接合された構造体及び当該構造体の製造方法を提供することができる。当該構造体の製造方法によれば、1つ以上の被着体が接合された構造体を短時間で製造することができる。
本実施形態の高周波誘電加熱用接着剤は、スチレン系共重合樹脂(a1)を含む熱可塑性樹脂(A)を有し、引張弾性率が特定の下限値を満たすので、高周波誘電加熱用接着剤の強度特性が向上する。また、被着体がスチレン系樹脂を含む場合、被着体とより強固に接合できる。さらに、本実施形態の高周波誘電加熱用接着剤は、誘電特性が前記下限値を満たすので、1つ以上の被着体を一度に短時間で強固に接合できる。本実施形態によれば、当該高周波誘電加熱用接着剤により1つ以上の被着体が接合された構造体及び当該構造体の製造方法を提供することができる。当該構造体の製造方法によれば、1つ以上の被着体が接合された構造体を短時間で製造することができる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、破壊靭性に優れる。このため、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤を用いることで、高周波誘電加熱用接着剤と被着体とを接合した構造体は、強い衝撃が加わった場合であっても、構造体の強度低下が少ない。構造体として、例えば、図3に示す構造体200のような形状の構造体に対して、衝撃接着強さ試験を実施したことを仮定した場合、高い衝撃接着強さが得られることが期待される。これは、例えば、高周波誘電加熱用接着剤にクラックが存在していた場合、このクラックを起点として、構造体に生じる割れが進行し難くなるためであると考えられる。
高周波誘電加熱用接着剤は、一般的な粘着剤に比べて、耐水性及び耐湿性が優れる。
本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、高周波電界の印加により局所的に加熱される。それゆえ、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤によれば、被着体との接合時に被着体全体が損傷するという不具合を防ぎやすい。
〔実施形態の変形〕
本発明は、前記実施形態に限定されない。本発明は、本発明の目的を達成できる範囲での変形及び改良等を含むことができる。
本発明は、前記実施形態に限定されない。本発明は、本発明の目的を達成できる範囲での変形及び改良等を含むことができる。
高周波誘電加熱処理は、前記実施形態で説明した電極を対向配置させた誘電加熱装置に限定されず、格子電極タイプの高周波誘電加熱装置を用いてもよい。格子電極タイプの高周波誘電加熱装置は、一定間隔ごとに第一極性の電極と、第一極性の電極とは反対極性の第二極性の電極とを同一平面上に交互に配列した格子電極を有する。なお、図においては、簡略化のために電極を対向配置させた誘電加熱装置を用いた態様を例示した。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。本発明はこれら実施例に何ら限定されない。
[高周波誘電加熱用接着剤の作製]
(実施例1~5及び比較例1~4)
高周波誘電加熱用接着剤(接着シート)を作製するための材料を、表1に示す組成で予備混合した。表1中、高周波誘電加熱用接着シートを接着シートと表記している。
予備混合した材料を30mmφ二軸押出機のホッパーに供給し、シリンダー設定温度、及びダイス温度を熱可塑性樹脂(A)の種類にあわせて適宜調整し、予備混合した材料を溶融混練した。溶融混練した材料を冷却した後に、当該材料をカットすることにより、粒状のペレットを作製した。次いで、作製した粒状ペレットを、Tダイを設置した単軸押出機のホッパーに投入し、シリンダー温度、及びダイス温度を熱可塑性樹脂(A)の種類にあわせて適宜調整し、Tダイから、フィルム状溶融混練物を押出し、冷却ロールにて冷却させることにより、実施例1~5及び比較例1~4に係る厚さ400μmのシート状の高周波誘電加熱用接着剤(高周波誘電加熱用接着シート)のそれぞれを作製した。
(実施例1~5及び比較例1~4)
高周波誘電加熱用接着剤(接着シート)を作製するための材料を、表1に示す組成で予備混合した。表1中、高周波誘電加熱用接着シートを接着シートと表記している。
予備混合した材料を30mmφ二軸押出機のホッパーに供給し、シリンダー設定温度、及びダイス温度を熱可塑性樹脂(A)の種類にあわせて適宜調整し、予備混合した材料を溶融混練した。溶融混練した材料を冷却した後に、当該材料をカットすることにより、粒状のペレットを作製した。次いで、作製した粒状ペレットを、Tダイを設置した単軸押出機のホッパーに投入し、シリンダー温度、及びダイス温度を熱可塑性樹脂(A)の種類にあわせて適宜調整し、Tダイから、フィルム状溶融混練物を押出し、冷却ロールにて冷却させることにより、実施例1~5及び比較例1~4に係る厚さ400μmのシート状の高周波誘電加熱用接着剤(高周波誘電加熱用接着シート)のそれぞれを作製した。
表1に示す熱可塑性樹脂(A)と、誘電フィラー(B)の説明は、次の通りである。表1中、スチレン系単量体単位の含有量は、st単量体量と表記している。
-熱可塑性樹脂(A)-
・スチレン系共重合樹脂(a1)
SEBS-1:スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(旭化成株式会社製,商品名「タフテックH1043」,スチレン系単量体単位の含有量67質量%)
SEBS-2:スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(旭化成株式会社製,商品名「タフテックH1053」,スチレン系単量体単位の含有量29質量%)
SEBS-3:スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(住友化学株式会社製、商品名「エスポレックスSB-2400」)
SBS:スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体(旭化成株式会社製,商品名「タフプレン126S」,スチレン系単量体単位の含有量40質量%)
SIS:スチレン-イソプレン-スチレン共重合体(日本ゼオン株式会社製,商品名「クインタック3390」,スチレン系単量体単位の含有量48質量%)
・スチレン系共重合樹脂(a1)
SEBS-1:スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(旭化成株式会社製,商品名「タフテックH1043」,スチレン系単量体単位の含有量67質量%)
SEBS-2:スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(旭化成株式会社製,商品名「タフテックH1053」,スチレン系単量体単位の含有量29質量%)
SEBS-3:スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(住友化学株式会社製、商品名「エスポレックスSB-2400」)
SBS:スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体(旭化成株式会社製,商品名「タフプレン126S」,スチレン系単量体単位の含有量40質量%)
SIS:スチレン-イソプレン-スチレン共重合体(日本ゼオン株式会社製,商品名「クインタック3390」,スチレン系単量体単位の含有量48質量%)
SEBS-1、SEBS-2、及びSEBS-3は、スチレン系共重合樹脂の水素添加物である。SBS及びSISは、スチレン系共重合樹脂の未水添物である。
・その他の熱可塑性樹脂(a2)
GPPS:汎用ポリスチレン樹脂(PSジャパン株式会社製,商品名「HF77」,スチレン系単量体単位の含有量100質量%)
ランダムPP:ランダムポリプロピレン樹脂(株式会社プライムポリマー製,商品名「プライムポリプロJ705UG」,スチレン系単量体単位の含有量0質量%)
GPPS:汎用ポリスチレン樹脂(PSジャパン株式会社製,商品名「HF77」,スチレン系単量体単位の含有量100質量%)
ランダムPP:ランダムポリプロピレン樹脂(株式会社プライムポリマー製,商品名「プライムポリプロJ705UG」,スチレン系単量体単位の含有量0質量%)
-誘電フィラー(B)-
ZnO:酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製、製品名「LP-ZINC11」)。
ZnO:酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製、製品名「LP-ZINC11」)。
(誘電フィラーの体積平均粒子径)
レーザー回折・散乱法により、誘電フィラーの粒度分布を測定した。粒度分布測定の結果からJIS Z 8819-2:2001に準じて体積平均粒子径を算出した。算出した酸化亜鉛(ZnO)の体積平均粒子径は、11μmであった。
レーザー回折・散乱法により、誘電フィラーの粒度分布を測定した。粒度分布測定の結果からJIS Z 8819-2:2001に準じて体積平均粒子径を算出した。算出した酸化亜鉛(ZnO)の体積平均粒子径は、11μmであった。
・被着体
汎用ポリスチレン樹脂のシート(共栄樹脂株式会社製、製品名「ディアライトPS 201B-W1001」)。
汎用ポリスチレン樹脂のシート(共栄樹脂株式会社製、製品名「ディアライトPS 201B-W1001」)。
〔高周波誘電加熱用接着剤の評価〕
以下に示すとおり、高周波誘電加熱用接着剤(接着シート)を評価した。評価結果を表2に示す。
以下に示すとおり、高周波誘電加熱用接着剤(接着シート)を評価した。評価結果を表2に示す。
(引張弾性率、引張破断伸度)
作製した高周波誘電加熱用接着シートを、長さ150mm(TD方向)、幅15mm(MD方向)の試験片に裁断した。上記試験片を試験機のチャックで挟み、JIS K 7161-1:2014、及びJIS K 7127:1999に準拠して、23℃における引張弾性率(MPa)及び引張破断伸度(%)を測定した。引張弾性率(MPa)及び引張破断伸度(%)の測定は、引張試験機(株式会社島津製作所製,オートグラフAG-IS 500N)を用いた。チャック間距離は、100mmに設定した。引張弾性率(MPa)及び引張破断伸度(%)の測定における引張速度は、200mm/分とした。
作製した高周波誘電加熱用接着シートを、長さ150mm(TD方向)、幅15mm(MD方向)の試験片に裁断した。上記試験片を試験機のチャックで挟み、JIS K 7161-1:2014、及びJIS K 7127:1999に準拠して、23℃における引張弾性率(MPa)及び引張破断伸度(%)を測定した。引張弾性率(MPa)及び引張破断伸度(%)の測定は、引張試験機(株式会社島津製作所製,オートグラフAG-IS 500N)を用いた。チャック間距離は、100mmに設定した。引張弾性率(MPa)及び引張破断伸度(%)の測定における引張速度は、200mm/分とした。
(誘電特性)
作製した高周波誘電加熱用接着シートを、長さ30mm、幅30mmの大きさに切断した。切断した高周波誘電加熱用接着シートについて、RFインピーダンスマテリアルアナライザE4991A(Agilent社製)に、誘電材料テスト・フィクスチャー 16453A(Agilent社製)を取り付け、平行板法にて、23℃における周波数40.68MHzの条件下、比誘電率(ε’r)及び誘電正接(tanδ)をそれぞれ測定した。測定結果に基づき、誘電特性(tanδ/ε’r)の値を算出した。
作製した高周波誘電加熱用接着シートを、長さ30mm、幅30mmの大きさに切断した。切断した高周波誘電加熱用接着シートについて、RFインピーダンスマテリアルアナライザE4991A(Agilent社製)に、誘電材料テスト・フィクスチャー 16453A(Agilent社製)を取り付け、平行板法にて、23℃における周波数40.68MHzの条件下、比誘電率(ε’r)及び誘電正接(tanδ)をそれぞれ測定した。測定結果に基づき、誘電特性(tanδ/ε’r)の値を算出した。
(流動開始温度)
作製した高周波誘電加熱用接着シートの流動開始温度は、降下式フローテスター(株式会社島津製作所製,型番「CFT-100D」)を用いて測定した。荷重5.0kgとし、穴形状がφ2.0mm、長さが5.0mmのダイ、内径が11.329mmのシリンダーを使用し、測定試料の温度を昇温速度10℃/分で上昇させながら、測定温度範囲30℃から300℃までとして測定した。昇温とともに変動するストローク変位速度(mm/分)を測定して、試料のストローク変位速度の温度依存性チャートを得た。このチャートから流動開始温度を読み取った。このチャートにおいて、低温側に得られるピークを経過した後、再度ストローク変位速度が上昇し始める温度を流動開始温度とした。
作製した高周波誘電加熱用接着シートの流動開始温度は、降下式フローテスター(株式会社島津製作所製,型番「CFT-100D」)を用いて測定した。荷重5.0kgとし、穴形状がφ2.0mm、長さが5.0mmのダイ、内径が11.329mmのシリンダーを使用し、測定試料の温度を昇温速度10℃/分で上昇させながら、測定温度範囲30℃から300℃までとして測定した。昇温とともに変動するストローク変位速度(mm/分)を測定して、試料のストローク変位速度の温度依存性チャートを得た。このチャートから流動開始温度を読み取った。このチャートにおいて、低温側に得られるピークを経過した後、再度ストローク変位速度が上昇し始める温度を流動開始温度とした。
(直角形法引裂試験)
作製した高周波誘電加熱用接着シートを、打抜き加工により、JIS K 7128-3:1998で規定する形状と寸法を有する試験片を採取した。当該JIS規格に準拠して、高周波誘電加熱用接着シートの直角形法による引裂強さ(直角形法引裂強度)を測定した。直角形法引裂強度の測定は、引張試験機(株式会社島津製作所製、オートグラフAG-IS 500N)を用いた。上記試験片のつかみ部分を試験機のつかみ具に取り付け、引張速度200mm/分で引張り、最大荷重F(N)を読み取った。直角形法引裂強度T(N/mm)は、最大荷重Fを試験片の厚みd(mm)で除した値(直角形法引裂強度T=最大荷重F/試験片の厚みd)により算出した。
作製した高周波誘電加熱用接着シートを、打抜き加工により、JIS K 7128-3:1998で規定する形状と寸法を有する試験片を採取した。当該JIS規格に準拠して、高周波誘電加熱用接着シートの直角形法による引裂強さ(直角形法引裂強度)を測定した。直角形法引裂強度の測定は、引張試験機(株式会社島津製作所製、オートグラフAG-IS 500N)を用いた。上記試験片のつかみ部分を試験機のつかみ具に取り付け、引張速度200mm/分で引張り、最大荷重F(N)を読み取った。直角形法引裂強度T(N/mm)は、最大荷重Fを試験片の厚みd(mm)で除した値(直角形法引裂強度T=最大荷重F/試験片の厚みd)により算出した。
(耐候性試験)
耐候性試験用に、前述の直角形法引裂試験用の試験片と同じ形状及び寸法を有する試験片を別途準備した。準備した試験片を超促進耐候性試験機(岩崎電気株式会社製,アイ スーパーUVテスターSUV-W161)を用いて、耐候性試験を実施した。試験条件は、次の通りであり、メタルハライドランプを使用し、照度を90mW/cm2、照射時間を48時間とし、照射時のブラックパネル温度を63℃、チャンバー内の相対湿度を70%RHとした。照射後の試験片を用いて、前述の直角形法引裂試験を実施した。
なお、実施例4及び実施例5は、耐候性試験による試験片の劣化が生じたため、耐候性試験後の直角形法引裂試験を行うことができなかった。また、比較例2、比較例3、及び比較例4は、後述の接着性の評価がFであったため、耐候性試験後の直角形法引裂試験を行わなかった。
耐候性試験用に、前述の直角形法引裂試験用の試験片と同じ形状及び寸法を有する試験片を別途準備した。準備した試験片を超促進耐候性試験機(岩崎電気株式会社製,アイ スーパーUVテスターSUV-W161)を用いて、耐候性試験を実施した。試験条件は、次の通りであり、メタルハライドランプを使用し、照度を90mW/cm2、照射時間を48時間とし、照射時のブラックパネル温度を63℃、チャンバー内の相対湿度を70%RHとした。照射後の試験片を用いて、前述の直角形法引裂試験を実施した。
なお、実施例4及び実施例5は、耐候性試験による試験片の劣化が生じたため、耐候性試験後の直角形法引裂試験を行うことができなかった。また、比較例2、比較例3、及び比較例4は、後述の接着性の評価がFであったため、耐候性試験後の直角形法引裂試験を行わなかった。
(接着性)
まず、作製した高周波誘電加熱用接着剤(接着シート)を長さ25mm、幅12.5mmの寸法に切断した。被着体として、前述のポリスチレン樹脂シートを2つ準備し、いずれも、長さ25mm、幅100mm、厚さ2mmの寸法に切断した。前述の大きさに切断した接着シートを、2つの被着体の間に配置して積層した。
次に、このように積層した被着体及び接着シートを、高周波誘電加熱装置(山本ビニター株式会社製、製品名「YRP-400T-A」)の2つの電極の間に固定した。固定した状態で、下記高周波印加条件で高周波電界を印加して、高周波誘電加熱用接着シートと被着体を接着させて、接着性評価用の試験片を作製した。高周波電界印加時の押し付け圧力は、接着シートに掛かる圧力の初期設定値である。
まず、作製した高周波誘電加熱用接着剤(接着シート)を長さ25mm、幅12.5mmの寸法に切断した。被着体として、前述のポリスチレン樹脂シートを2つ準備し、いずれも、長さ25mm、幅100mm、厚さ2mmの寸法に切断した。前述の大きさに切断した接着シートを、2つの被着体の間に配置して積層した。
次に、このように積層した被着体及び接着シートを、高周波誘電加熱装置(山本ビニター株式会社製、製品名「YRP-400T-A」)の2つの電極の間に固定した。固定した状態で、下記高周波印加条件で高周波電界を印加して、高周波誘電加熱用接着シートと被着体を接着させて、接着性評価用の試験片を作製した。高周波電界印加時の押し付け圧力は、接着シートに掛かる圧力の初期設定値である。
・高周波電界印加条件
周波数 :40.68MHz
出力 :250W
印加時間 :20秒
押し付け圧力:0.52MPa
周波数 :40.68MHz
出力 :250W
印加時間 :20秒
押し付け圧力:0.52MPa
得られた試験片について、接着力としての引張せん断力(単位:MPa)を測定した。引張せん断力の測定には、万能引張試験機(インストロン社製、インストロン5581)を用いた。引張せん断力の測定における引張速度は、引張速度100mm/分の条件とした。引張せん断力の測定は、JIS K 6850:1999に準拠した。
作製した接着性評価用の試験片の接着性を下記基準に沿って評価した。
A:接合強度が1MPa以上、又は被着体が破壊。
F:接合強度が1MPa未満、又は接着シートと被着体との界面で剥離。
評価用の試験片の接合強度は、いずれも1MPa以上であった。
A:接合強度が1MPa以上、又は被着体が破壊。
F:接合強度が1MPa未満、又は接着シートと被着体との界面で剥離。
評価用の試験片の接合強度は、いずれも1MPa以上であった。
各実施例は、各比較例に比べ、接着性、及び直角形法引裂強度の結果がいずれも優れていた。以上の結果から、本実施形態に係る高周波誘電加熱用接着剤は、短時間での接合が可能であり、破壊靭性が向上した高周波誘電加熱用接着剤が得られることが分かる。
10,20…接着層、11…第一表面、21…第二表面、30…基材、40…中間層、100,200…構造体、1A,1B,1C…高周波誘電加熱用接着剤、50…誘電加熱装置、51…第1高周波電界印加電極、52…第2高周波電界印加電極、53…高周波電源、110,210…第1被着体、120,220…第2被着体
Claims (15)
- 高周波誘電加熱用接着剤であって、
前記高周波誘電加熱用接着剤は、熱可塑性樹脂(A)を含有し、
前記熱可塑性樹脂(A)は、スチレン系共重合樹脂(a1)を含み、
前記熱可塑性樹脂(A)における前記スチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が、40体積%以上、100体積%以下であり、
前記スチレン系共重合樹脂(a1)におけるスチレン系単量体単位の含有量が、10質量%以上、90質量%以下であり、
前記高周波誘電加熱用接着剤の引張弾性率が、20MPa以上であり、
前記高周波誘電加熱用接着剤の誘電特性(tanδ/ε’r)が、0.005以上である、
高周波誘電加熱用接着剤。
(tanδは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける誘電正接であり、
ε’rは、23℃かつ周波数40.68MHzにおける比誘電率である。) - 前記高周波誘電加熱用接着剤は、高周波電界の印加により発熱する誘電フィラー(B)をさらに含む、
請求項1に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記誘電フィラー(B)は、酸化亜鉛、炭化ケイ素、酸化チタン及びチタン酸バリウムからなる群から選択される少なくとも1種である、
請求項2に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記高周波誘電加熱用接着剤の流動開始温度が、80℃以上、250℃以下である、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記スチレン系共重合樹脂(a1)が、スチレン系エラストマーである、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記スチレン系共重合樹脂(a1)が、水素添加樹脂である、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記熱可塑性樹脂(A)は、前記スチレン系共重合樹脂(a1)とは異なる熱可塑性樹脂(a2)をさらに含む、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記スチレン系共重合樹脂(a1)の含有量が、前記高周波誘電加熱用接着剤全体に対して、20体積%以上、98体積%以下である、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記高周波誘電加熱用接着剤は、3MHz以上、300MHz以下の高周波電界を印加して用いられる、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記高周波誘電加熱用接着剤は、1つ以上の被着体を接合するための接着剤であり、
前記1つ以上の被着体において、少なくとも1つの被着体は、芳香環を持つ樹脂を含む、
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記芳香環を持つ樹脂は、スチレン系樹脂である、
請求項10に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記高周波誘電加熱用接着剤は、接着シートである、
請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 前記接着シートの厚さが、5μm以上、2000μm以下である、
請求項12に記載の高周波誘電加熱用接着剤。 - 1つ以上の被着体が、請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の高周波誘電加熱用接着剤により接合されている、
構造体。 - 1つ以上の被着体に対して、請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の高周波誘電加熱用接着剤を配置する工程と、
前記高周波誘電加熱用接着剤に3MHz以上、300MHz以下の高周波電界を印加して、前記被着体を接合する工程と、を含む、
構造体の製造方法。
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