JP2000202936A - 積層体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 芯材と面材との接着に光反応性ホットメルト
接着剤を使用して活性エネルギー線の照射により硬化さ
せることにより、空気中の湿気とは無関係に反応が進
み、高い接着強度及び耐熱性を迅速に発現する積層体及
びその製造方法を提供する 【解決手段】 芯材の少なくとも片面に光反応性ホット
メルト接着剤を介して面材が積層されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、芯材と面材とが積
層された積層体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、包装、繊維加工、家具木工、弱
電、輸送等の分野においては、紙、繊維、木材、ガラ
ス、プラスチック、金属等を接着するために幅広く用い
られている接着剤としてホットメルト接着剤が知られて
いる。ホットメルト接着剤はその使用に際し、アプリケ
ーター内で通常１００〜２００℃程度の温度にて加熱溶
融した状態で被着体に塗布し、接着剤が冷却固化するこ
とによって被着体を接着する。従って、ホットメルト接
着剤は、被着体を貼合わせてから接着強度が発現するま
での時間が通常１分間以内と非常に短いため、接着作業
を非常に短時間で行うことができるという特徴がある。

【０００３】しかしながら、ホットメルト接着剤は、本
質的に熱可塑性樹脂であるため、構造材等の耐熱性、耐
久性が要求される用途では、その使用が仮止め等に制限
されていた。これを解決するものとして、湿気で反応す
るホットメルト接着剤が提案されている（特開昭５１−
３０８９８号公報）。このホットメルト接着剤は、塗布
時の性能及び塗布直後の貼合わせにおける瞬間接着強度
は従来のホットメルト接着剤と同程度であり、同時に貼
合わせ後の最終強度及び低温域、高温域における可使温
度範囲は従来の反応型接着剤と同程度であると記載され
ている。

【０００４】しかしながら、このホットメルト接着剤
は、空気中の湿気で硬化反応が進み耐熱性を発現するの
で、 湿気が入り込まない被着体同士（例えば、金属同士）
の貼合わせでは、硬化反応が進まず耐熱性が発現し難い 空気中の湿気が年間を通して一定ではないので、貼合
わせの時期によって硬化反応の程度に差が生じる 接着剤層の厚みが厚くなると接着剤内層にまで湿気が
入り込まず、硬化反応が進み難い シート状接着剤を作製する場合、空気中の湿気で硬化
反応が進むため、アルミニウム製等の湿気を遮断する袋
に入れヒートシールする必要がある等の問題点があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点に鑑み、芯材と面材との接着に光反応性ホットメ
ルト接着剤を使用して活性エネルギー線の照射により硬
化させることにより、空気中の湿気とは無関係に反応が
進み、しかも照射後も反応が進行するため、不透明の被
着体同士を貼合わせることができ、さらに加熱すること
により反応が加速するため、高い接着強度及び耐熱性を
迅速に発現する積層体及びその製造方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の積層体は、芯材
の少なくとも片面に光反応性ホットメルト接着剤を介し
て面材が積層されてなることを特徴とする。

【０００７】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明で用いられる光反応性ホットメルト接着剤は、カチ
オン重合性化合物を主成分とし、該カチオン重合性化合
物を活性エネルギー線の照射によって硬化させるための
カチオン重合開始剤を含有するものが好ましい。

【０００８】上記カチオン重合性化合物としては、分子
中にカチオン重合により高分子量化しうる部分を有する
ものであれば、その分子量や構造は特に限定されず、モ
ノマー、オリゴマー又はポリマーのいずれであってもよ
く、炭素、水素、酸素、窒素、硫黄、リン等の有機化合
物を構成する原子を含んでいてもよい。さらに、カチオ
ン重合により高分子量化しうる部分は、分子骨格内にあ
ってもよく、分子骨格の側鎖又は末端にあってもよく、
その構造や分子量は限定されるものではない。

【０００９】このようなカチオン重合性化合物として
は、例えば、エポキシ化合物、オキセタン化合物、オキ
ソラン化合物等の環状エーテル化合物；環状エステル化
合物；ビニルエーテル化合物などが挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。これらは単独で用いられ
てもよく、２種以上が併用されてもよい。

【００１０】上記カチオン重合性化合物としては、カチ
オン重合性が優れている点から、エポキシ化合物が好ま
しい。エポキシ化合物としては、カチオン重合によって
重合可能な少なくとも１個のオキシラン環を有する有機
化合物からなり、モノマー、オリゴマー又はポリマーの
いずれであってもよく、炭素、水素、酸素、窒素、硫
黄、リン等の有機化合物を構成する原子を含んでいても
よい。その構造は特に限定されないが、１分子当たり１
個以上のエポキシ基を有するものが好ましく、より好ま
しくは１分子当たり２個以上のエポキシ基を有するもの
である。

【００１１】ここで、１分子当たりの平均のエポキシ基
の数は、エポキシ化合物中のエポキシ基の数を存在する
エポキシ分子の総数により除して算出される。

【００１２】上記エポキシ化合物のポリマーとしては、
例えば、ポリオキシアルキレングリコールグリシジルエ
ーテル末端にエポキシ基を有する直鎖状ポリマー；例え
ば、ポリブタジエンポリエポキシド骨格中にオキシシラ
ン単位を有するポリマー；例えば、グリシジル（メタ）
アクリレートポリマー、グリシジル（メタ）アクリレー
トコポリマー及び側鎖にエポキシ基を有するポリマーな
どが挙げられる。上記エポキシ化合物のポリマーの分子
量は、５８から１０万以上に変えることが可能である。

【００１３】上記エポキシ化合物のポリマーの具体例と
しては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等の
芳香族エポキシ樹脂；３，４−エポキシシクロヘキシル
メチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレ
ート等の脂環式エポキシ樹脂；トリメチロールプロパン
トリグリシジルエーテル、２，２−ビス〔４−（２，３
−エポキシプロポキシ）シクロヘキシル〕プロパン等の
脂肪族エポキシ樹脂；グリシジル（メタ）アクリレート
のような分子中にオキシラン環を有する（メタ）アクリ
レート（共）重合体；エポキシ化ポリブタジエン；ブタ
ジエンと他のモノマーとの共重合体のエポキシ化物；前
記エポキシ化合物のポリマーの各種変性物などが挙げら
れる。これらは単独で用いれてもよく、２種以上が併用
されてもよい。

【００１４】上記エポキシ化合物のポリマーは、従来公
知の方法によって製造される。

【００１５】上記環状エーテル化合物としては、式
（１）の構造を１分子当たり１個以上有する化合物から
なるものが好ましく、より好ましくは式（１）の構造を
２個以上有する化合物である。

【００１６】

【化１】

【００１７】式中、Ｒ，Ｒ¹,Ｒ²,Ｒ³ は、水素原子、メ
チル基、エチル基、イソプロピル基、イソアミル基、又
は、フェニル基を示し、同一であっても異なっていても
よい。ｍ，ｎは、それぞれ０，１又は２を示す。

【００１８】上記カチオン重合開始剤としては、カチオ
ン重合性化合物の重合を開始するためのカチオンを、活
性エネルギー線の照射によって生成し得るものであれ
ば、特に限定されない。上記カチオン重合開始剤の好ま
しい例としては、例えば、芳香族ヨードニウム塩、芳香
族スルホニウム塩、メタロセン塩、アリールシラノール
−アルミニウム錯体等が挙げられる。これらのカチオン
重合開始剤を使用して、２００〜４００ｎｍの波長を含
む活性エネルギー線を照射することにより、硬化を速や
かに進行させることができ、かつ貯蔵安定性に優れた接
着剤が得られる。

【００１９】本発明に有用な芳香族ヨードニウム塩及び
芳香族スルホニウム塩については、米国特許第４，２５
６，８２８号公報に説明されており、メタロセン塩につ
いては、米国特許第５，０８９，５３６号公報に説明さ
れている。

【００２０】上記カチオン重合開始剤の配合量は、カチ
オン重合開始剤の種類、活性エネルギー線の種類や強
度、カチオン重合性化合物の種類や量等によって異なる
が、好ましくはカチオン重合性化合物１００重量部に対
して０．０１〜１０重量部である。

【００２１】上記カチオン重合性化合物及びカチオン重
合開始剤からなる組成物には、必要に応じて、ホットメ
ルト型樹脂を添加してもよい。上記カチオン重合性化合
物は、それ自身が常温固体のホットメルト型樹脂である
場合はそのまま使用可能であるが、特に常温において液
状の場合は、ホットメルト型樹脂と混合して用いること
が好ましい。

【００２２】上記ホットメルト型樹脂は、低分子量のも
のからポリマーまで含まれ、例えば、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合
体、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−ブテ
ン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体等
のポリオレフィン系樹脂；ブタジエン−スチレンブロッ
ク共重合体、イソプレン−スチレンブロック共重合体及
びこれらの水素添加物等のゴム系樹脂；アクリル系共重
合樹脂、ポリエステル樹脂及びこれらのホットメルト型
樹脂の各種変性物；スチレン系樹脂、石油系樹脂及びこ
れらの水素添加物等の粘着付与樹脂；パラフィン、ナフ
テン、芳香族オイル等のオイル類などが挙げられる。

【００２３】上記組成物には、さらに必要に応じて、シ
ランカップリング剤、チタンカップリング剤等の密着性
向上剤、増感剤、脱水剤、老化防止剤、安定剤、可塑
剤、ワックス、充填剤、難燃剤、発泡剤、帯電防止剤、
防かび剤、粘度調整剤などの成分を添加してももよい。
これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用され
てもよい。これらの成分は、上記ホットメルト型樹脂の
製造時に添加されていてもよい。

【００２４】上記組成物の製造方法は、使用する成分を
混合分散させる方法であれば、特に制限はないが、使用
成分が溶融し得る適度な加熱条件下で製造することが好
ましい。溶融は無溶媒で行ってもよく、不活性溶媒中で
行ってもよい。具体的には、以下の製造方法が採用可能
であるが、これらに限定されるものではない。 ダブルヘリカルリボン浴、ゲート浴等により混練す
る。 バタフライミキサーにより混練する。 プラネタリミキサーにより混練する。 三本ロールにより混練する。 ニーダールーダー型混練機により混練する。 エクストルーダー型混練押出機により混練する。 上記製造方法は、２種以上組み合わせて用いてもよい。

【００２５】上記組成物の製造時の成分の仕込み順序
は、一般的に溶融しにくいものや、溶融時の熱、機械的
剪断力により劣化を受けにくいものから順に仕込む方が
溶融時間を短縮できると共に、組成物の劣化が少なくな
るので好ましい。特に、カチオン重合開始剤は熱、機械
的剪断力により分解や劣化を受けやすいので、最後に仕
込むことが好ましい。

【００２６】上記いずれの製造方法も、カチオン重合を
阻害する成分である水分の混入を少なくするために、無
水条件下で行われることが好ましい。いずれの製造方法
も、通常は大気圧下で行われるが、必要に応じて、大気
圧未満又は大気圧を超える圧力下で行ってもよい。ま
た、いずれの製造方法においても、硬化開始に有効な活
性エネルギー線を遮断した状態で行うことが必要であ
る。

【００２７】上記光反応性ホットメルト接着剤の貯蔵方
法は、硬化開始に有効な活性エネルギー線を遮断しうる
方法であれば、特に限定されないが、好ましい貯蔵容器
としては、ペール缶、ブリキ缶、ドラム缶、カートリッ
ジ、離型箱、離型トレー、段ボール、紙袋等の、硬化開
始に有効な活性エネルギー線に対して不透明な容器であ
る。また、製造直後の光反応性ホットメルト接着剤を貯
蔵することなく、直ぐに使用してもよい。

【００２８】本発明の積層体を得るには、芯材もしくは
面材のいずれか一方の接着面又はこれらの両方の接着面
に光反応性ホットメルト接着剤を塗布するか、又は、シ
ート状光反応性ホットメルト接着剤を芯材と面材との間
へ挟み込み、活性エネルギー線を照射してから貼り合わ
せて圧着してもよい。芯材もしくは面材の少なくともい
ずれか一方が透明又は半透明の場合は、光反応性ホット
メルト接着剤を接着面に塗布し貼り合わせた後で、透明
又は半透明の側から活性エネルギー線を照射してもよ
い。

【００２９】上記光反応性ホットメルト接着剤を塗布す
る方法としては、以下の方法が挙げられる。 通常のホットメルトアプリケーター、ホットメルトコ
ーターにより加熱溶融した接着剤を被着体に塗布する。 加熱溶融している接着剤中に被着体を浸漬する。 ホットメルトエアガンにより加熱溶融している接着剤
を被着体に噴霧する。 押出機等により加熱溶融した接着剤を被着体表面に押
出しする。 シート状光反応性ホットメルト接着剤を被着体の間へ
挟み込む。

【００３０】上記ホットメルトアプリケーターに関して
は、光反応性ホットメルト接着剤が溶融状態にあるとき
に硬化開始に有効な光（活性エネルギー線）を遮断でき
る通常のタイプでよく、特に湿気、酸素を遮断するため
に、窒素シール又はシール装置の付いた構造のものは必
要としない。

【００３１】また、光反応性ホットメルト接着剤をペー
ルアンローダー、カートリッジディスペンサー等を用い
て、ホットメルトアプリケーターに供給してもよく、ス
ティック、ペレット、スラッグ、ブロック、ピロー、ビ
レット等の種々の形態で塗布装置に供給してもよい。加
熱方法としては、組成物全体を加熱溶融してもよく、加
熱体の近傍のみを加熱溶融してもよい。いずれの溶融塗
布方法においても、硬化開始に有効な光（活性エネルギ
ー線）を遮断した状態で行うことが好ましい。

【００３２】芯材と面材との貼合わせ及び圧着方法につ
いては、例えば、以下の方法が挙げられる。 一方の被着体に光反応性ホットメルト接着剤を塗布し
た後接着剤に活性エネルギー線を照射し、他方の被着体
を貼合わせ、所定の圧力及び温度で必要時間加圧する方
法。 両方の被着体に光反応性ホットメルト接着剤を塗布し
た後、両方の接着剤に活性エネルギー線を照射して貼合
わせ、所定の圧力及び温度で必要時間加圧する方法。 シート状光反応性ホットメルト接着剤に活性エネルギ
ー線を照射し、芯材と面材との間に挟み込み圧着する方
法。 被着体のいずれか一方が透明もしくは半透明の場合
は、被着体に光反応性ホットメルト接着剤を塗布して貼
合わせた後、又は、シート状光反応性ホットメルト接着
剤を芯材と面材との間に挟み込んだ後で、活性エネルギ
ー線を照射し所定の圧力及び温度で必要時間加圧する方
法。

【００３３】上記被着体に塗布された光反応性ホットメ
ルト接着剤の硬化に用いられる活性エネルギー線の種類
は、カチオン重合開始剤の種類に応じて適宜選択され、
好ましくは、２００〜６００ｎｍの波長を含む紫外線で
ある。特に、カチオン重合開始剤として芳香族ヨードニ
ウム塩、芳香族スルホニウム塩、メタロセン塩等を用い
る場合には、２００〜４００ｎｍの波長を含む紫外線が
好ましい。

【００３４】活性エネルギー線の照射方法としては、直
接、又は透明もしくは半透明の被着体を通して、有効量
の活性エネルギー線を照射することができれば、特に限
定されない。活性エネルギー線の照射量については、光
反応性ホットメルト接着剤の塗布厚み・量やカチオン重
合開始剤の種類によっても異なるが、一般に０．００１
〜１０Ｊ／ｃｍ² の範囲が好ましい。活性エネルギー線
の照射源として紫外線を用いる場合は、蛍光ランプ、高
圧水銀灯などが挙げられる。

【００３５】上記被着体に塗布された光反応性ホットメ
ルト接着剤は、常温で十分硬化し得るが、硬化時間を短
縮するために加熱してもよい。加熱方法としては、熱
風を吹きつける方法、加熱したオーブン中に置く方
法、ヒーターにて加熱する方法などが例示されるが、
これらに限定されるものではない。なお、自動車のヘミ
ング部位の接着のように貼合わせ工程の後に、塗装の焼
き付け工程がある場合は、焼き付け温度を利用して光反
応性ホットメルト接着剤の硬化を促進することができき
る。

【００３６】本発明の積層体に用いられる芯材、面材と
しては、例えば、鉄、アルミニウム等の金属、合金、ガ
ラス、コンクリート、石、モルタル、セラミック等の無
機材料、木材、紙等のセルロース系材料、皮革、熱可塑
性樹脂又はこれらの混合物、熱硬化性樹脂、前記樹脂の
発泡体、ＭＤＦ、木質チップなどが挙げられる。上記芯
材、面材の形状としては、板、塊、棒、シート、紐、繊
維、ハニカム、管、粒子など、いずれの形状であっても
よく、また、これらの異なる形態の積層体であってもよ
い。

【００３７】上記光反応性ホットメルト接着剤は、弾性
接着剤、構造用接着剤、感圧接着剤、シーリング材等と
して使用可能であり、具体的には、間仕切り、雨戸、家
具、ラッピング、縁貼り、黒板、白板、スチールデス
ク、事務機器、家具、パーティション、自動車内装材、
外壁のドアパネルや天井材等の芯材と表面材との接着、
シート、ヘッドランプ、コネクター、ディスク板、タッ
チパネル、表面化粧材等の弱電部品の接着、ＩＣカード
等の部品の接着、各種基材の表面コート材などの用途に
好適に用いられるが、これらの用途に限定されるもので
はない。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、実施例を掲げて、本発明の
製造方法を更に詳しく説明するが、本発明は、これらの
実施例のみに限定されるものではない。

【００３９】（実施例１）脂環式エポキシ樹脂（ユニオ
ンカーバイド日本社製「ＥＲＬ４２２１」）１００重量
部、エポキシ化ＳＢＳ〔ダイセル化学社製「エポフレン
ドＡ１０２０」、１８０℃溶融粘度４１７０ポイズ、ブ
タジエン：スチレン（重量比）＝６０：４０〕１００重
量部、未水添石油樹脂（三井石油化学社製「ＦＴＲ６１
２５」、軟化点１２５℃）５０重量部、及び、カチオン
重合触媒〔旭電化社製「ＳＰ−１７０」、常温液体、触
媒：溶剤（重量比）＝５０：５０〕２．５重量部を、加
熱したオイルを循環させることのできるジャケット付き
プラネタリーミキサーに投入し、アルミ箔で覆った後１
５０℃、３０ｒｐｍで６０分間混合して、組成物（光反
応性ホットメルト接着剤）を得た。

【００４０】上記光反応性ホットメルト接着剤につき、
接着強度及び耐熱接着強度を下記の方法で測定し、
表１に示した。

【００４１】常態接着強度 １２０℃に設定されたロールコーターを用いて、光反応
性ホットメルト接着剤を２５ｍｍ×１５０ｍｍ×０．３
ｍｍのアクリル塗装鋼板に５０〜１５０μｍ厚みで塗布
した。次いで、塗布層に高圧水銀灯（ＯＲＫ社製「ジェ
ットライトＪＬ２３００」）を用いて、３６５ｎｍの波
長が照度２５ｍＷ／ｃｍ² となるように活性エネルギー
線（紫外線）を６０秒間照射した。これに２５ｍｍ×１
５０ｍｍのステンレス箔を重ね合わせ、２３℃、０．５
ｋｇ／ｃｍ² の圧力で２分間プレスすることにより、剥
離試験片を作製した。この剥離試験片について、作製直
後及び、２３℃、６０％ＲＨで７日間養生した後、ＪＩ
Ｓ Ｋ ６８５４に準拠して２３℃で浮動ローラー法で
剥離試験を行い、常態接着強度を測定した。

【００４２】耐熱接着強度 上記と同様の剥離試験片について、作製直後及び、２
３℃、６０％ＲＨで７日間養生した後、ＪＩＳ Ｋ ６
８５４に準拠して８０℃で浮動ローラー法により剥離試
験を行い、剥離強度を測定した。

【００４３】（比較例１）光反応性ホットメルト接着剤
の代わりに、積水化学社製「エスダイン９６０５Ｒ」
（湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤）を使用したこ
と以外は、実施例１と同様にして剥離試験片を作製し、
上記と同様の浮動ローラー法で剥離試験を行って接着
強度を測定し、さらに、上記と同様の耐熱接着強度を
測定した。

【００４４】

【表１】

【００４５】実施例１では常態接着強度、耐熱接着強度
ともに高かったのに比べ、比較例１では耐熱接着強度が
低く、特に基材の周辺を除く中側は、湿気が入り込まな
いためか、加熱により軟化して凝集破壊を起こした。

【００４６】

【発明の効果】本発明の積層体は、上述の構成であり、
光反応性ホットメルト接着剤を使用しているため、従来
の湿気硬化型接着剤では湿気が入り込まないような被着
体でも接着が可能であり、安価な光照射装置により活性
エネルギー線を照射することによって硬化が進行し、優
れた耐熱性と長期信頼性を発現する。また、活性エネル
ギー線照射後の光反応性ホットメルト接着剤をさらに加
熱することにより、硬化を促進することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯材の少なくとも片面に光反応性ホット
   メルト接着剤を介して面材が積層されてなる積層体。
2. 【請求項２】 芯材もしくは面材の少なくともいずれか
   一方に光反応性ホットメルト接着剤を塗布し、芯材もし
   くは面材の接着剤塗布面に他材を貼合わせる際に、該光
   反応性ホットメルト接着剤に光照射することを特徴とす
   る請求項１記載の積層体の製造方法。