接着剤組成物およびそれを用いた接着シート
【課題】金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着できるとともに、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤組成物を提供する。
【解決手段】エポキシ系樹脂と、アクリル系樹脂と、硬化剤と、を含んでなる接着剤組成物であって、前記アクリル系樹脂が、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体またはその変性物からなることを特徴とする。
【解決手段】エポキシ系樹脂と、アクリル系樹脂と、硬化剤と、を含んでなる接着剤組成物であって、前記アクリル系樹脂が、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体またはその変性物からなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着剤組成物に関し、より詳しくは、金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着できるとともに、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤組成物、およびそれを用いた接着シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つの被着体を一体化させる接合方法としては、咬合、溶接、接着剤や粘着剤による接着方法があり、それぞれの分野で用途に応じて多用されている。近年、自動車などの輸送機関連の用途では、温暖化防止に炭酸ガスＣＯ２排出の削減などの課題解決として、車体の軽量化、ハイブリッド車や電気自動車の普及が進んでいる。そのために、車体に軽量なアルミニウムやマグネシウム、ＦＲＰ（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｒａｓｔｉｃｓ、ＧＦＲＰ：Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｒａｓｔｉｃｓ）を使用する傾向が強くなってきている。
【０００３】
ところで、従来の溶接法では、アルミニウムと鉄などの異種材料の溶接は非常に困難であり、ガラス繊維や炭素繊維のＦＲＰに至っては溶接自体が不可能であり、これらの材料（被着体）を、溶接と同定の接合強度を有するような接合方法が必要とされる。溶接等により接合できない材料間での接合方法としては、接着剤を用いる方法があるが、このような材料を接合するための接着剤としては、金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着できること、接着強度が構造用途に使用できるように強力であること、また、接着強度は温度変化で劣化しないこと、などが求められている。
【０００４】
上記のような要求を満たす接着剤として、一般的に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されている。しかしながら、エポキシ接着剤は、硬化後の樹脂自体の機械的強度は高いものの靱性に劣り、航空機や自動車等の用途にエポキシ接着剤を使用した場合に、脆性破壊による接着強度の低下が問題となる場合がある。このような問題に対して、熱可塑性樹脂等をエポキシ樹脂に加えて、エポキシ接着剤に柔軟性を持たせることが試みられている（例えば、特開２００３−８２０３４号公報等）。
【０００５】
しかしながら、柔軟性を有する熱可塑性樹脂をエポキシ接着剤に使用すると、接着剤の耐熱性が損なわれるため、耐熱性が必要とされる用途に使用できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、今般、特定のアクリル系樹脂を、エポキシ系樹脂に添加することにより、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤を実現できる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着できるとともに、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤組成物を提供することである。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、上記のような接着剤組成物を用いた接着シートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による接着剤組成物は、エポキシ系樹脂と、アクリル系樹脂と、硬化剤と、を含んでなる接着剤組成物であって、
前記アクリル系樹脂が、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体またはその変性物からなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の態様によれば、前記エポキシ系樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の態様によれば、前記エポキシ系樹脂が、常温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂およびガラス転移温度が５０〜１５０℃の範囲にある常温で固体のビスフェノール型エポキシ樹脂の２種のビスフェノール型エポキシ樹脂からなることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の態様によれば、前記エポキシ系樹脂と前記アクリル系樹脂との配合割合が、１００：４〜１００：２０であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の態様によれば、前記室温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂と、前記室温で固体のビスフェノール型エポキシ樹脂とが、１００：３００〜３００：１００の割合で含まれていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の態様によれば、前記エポキシ系樹脂が１４０〜２６０質量部、前記アクリル系樹脂が１０〜５０質量部、および、前記硬化剤が１〜３０質量部、含まれてなることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の態様によれば、前記３元共重合体が、メチルメタクリレート単位とブチルアクリレート単位とを１：１〜５０：１の割合で含むことが好ましい。
【００１７】
また、本発明の態様によれば、接着剤組成物中で、前記エポキシ系樹脂が海、前記アクリル系樹脂が島である海島構造を有することが好ましい。
【００１８】
また、本発明の別の態様による接着シートは、第１離型紙と、接着層と、第２離型紙とを、この順で積層してなる接着シートであって、前記接着層が、上記接着剤組成物を含んでなるものである。
【００１９】
また、本発明の態様によれば、前記接着層が芯材をさらに含んでなり、前記接着剤が前記芯材に含浸されていることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の別の態様による接着方法は、上記接着シートを用いて第１被着体と第２被着体とを接着する方法であって、
前記接着シートから、第１離型紙および第２離型紙を剥離し除去して接着層を露出させ、
前記接着層を、前記第１被着体および前記第２被着体で挟んで、前記第１被着体および前記第２被着体の仮固定を行い、
前記接着層を、加熱することにより硬化させて、前記第１被着体および前記第２被着体を接着することを含んでなるものである。
【００２１】
また、本発明によれば、上記の接着方法により得られる貼合体も提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、エポキシ系樹脂中に特定のアクリル系樹脂が添加されているため、金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着できるとともに、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤組成物を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による接着シートの一実施態様による断面概略図である。
【図２】本発明による接着シートの他の実施態様による断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明による接着剤組成物は、エポキシ系樹脂と、アクリル系樹脂と、硬化剤と、を必須成分として含む。以下、接着剤組成物を構成する各成分について説明する。
【００２５】
＜エポキシ系樹脂＞
本発明による接着剤組成物に用いられるエポキシ系樹脂は、少なくとも１つ以上のエポキシ基またはグリシジル基を有するプレポリマーが、硬化剤との併用により架橋重合反応により硬化したものを意味する。このようなエポキシ系樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂等が挙げられ、またフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂等のフェノール樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられる。これらエポキシ系樹脂の中でも、本発明においては、ビフェニル骨格、ビスフェノール骨格、スチルベン骨格などの剛直構造を主鎖に持つエポキシ樹脂が好ましく、より好ましくは、ビスフェノール型エポキシ樹脂、特に好ましくは、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である。
【００２６】
上記したビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、ビスフェノール骨格の繰り返し単位の数によって、常温で液体のものと、常温で固体のものが存在する。主鎖が１〜３のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は常温で液体、主鎖が２〜１０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は常温で固体である。このような比較的低分子量のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は結晶性があり、常温で結晶化して固体のものも、融点以上の温度になると、急速に融解して低粘度の液状に変化する。したがって、被着体を接合する工程において、加熱によって接着剤が被着体に密着し、固化することによって接着剤と被着体とが強固に接着するため、接着強度を高めることができる。また、このような比較的低分子量のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、架橋密度が高くなるため、機械的強度が高く、耐薬品性がよく、硬化性が高く、吸湿性（自由体積が小さくなるため）が小さくなる特徴もある。
【００２７】
本発明においては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂として、上記したような常温で固体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、常温で液体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とを併用して使用することが好ましい。常温で固体のものと液体のものとを併用することにより、機械的強度を保ちつつ、柔軟性を得ることが出来るため、樹脂（接着剤組成物）が本来有する機械的強度を維持しつつ、柔軟性を得ることができる。その結果、被着体どうしの接合強度を向上させることができる。常温で固体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、機械的強度および耐熱性の観点から、ガラス転移温度が５０〜１５０℃の範囲にあるものが好ましい。具体的には、常温で液体である主鎖が１〜３のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン社製、ＪＥＲ８２８が、常温で固体である主鎖が２〜１０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン社製、ＪＥＲ１００１などが例示できる。
【００２８】
常温で固体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、常温で液体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂との配合割合は、接着剤を使用する用途にもよるが、質量基準において、１００：３００〜３００：１００の割合で含まれていることが好ましい。両者の配合割合を上記の範囲とすることによって、より接着強度に優れる接着剤とすることができる。
【００２９】
＜アクリル系樹脂＞
本発明による接着剤組成物に含まれるアクリル系樹脂として、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体またはその変性物を使用する。このようなメタアクリル酸エステル重合体ブロック（以下、ＭＭＡと略す場合がある）と、アクリル酸ブチル重合体ブロック（以下、ＢＡと略す場合がある）とからなる３元ブロック共重合体を、上記したエポキシ系樹脂に添加することにより、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤を実現できる。その理由は定かではないが、以下のように推定できる。
【００３０】
ＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体は、ＭＭＡ部分が「硬い」セグメントとなり、ＢＡ部分が「柔らかい」セグメントとなる。従来の接着剤では、エポキシ系樹脂に靱性（柔軟性）を付与するためにアクリル系樹脂を添加することが行われていたが、アクリル樹脂を添加することにより、接着剤自体の耐熱性が低下していた。上記のような「硬い」セグメントと「柔らかい」セグメントとを併せ持つアクリル系樹脂であれば、「硬い」セグメント部分が耐熱性に寄与し、「柔らかい」セグメント部分が、靱性ないし柔軟性に寄与するため、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤を実現できるものと考えられる。
【００３１】
上記したＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体は、一般的なリビングラジカル重合を用いて製造することができる。このうち、重合反応の制御の容易さの点などから、原始移動ラジカル重合によって好適に製造することができる。原子移動ラジカル重合法は、有機ハロゲン化物またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤とし、金属錯体を触媒とする重合法である。リビングラジカル重合法によりＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体を製造する場合、モノマー単位を逐次添加する方法、あらかじめ合成した重合体を高分子開始剤として次の重合体ブロックを重合する方法、別々に重合した重合体ブロックを反応により結合する方法などが挙げられるが、モノマー単位の逐次添加による方法によってＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体を製造することが好ましい。
【００３２】
モノマー単位の逐次添加によりＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体を製造する方法においては、ＭＭＡブロックを構成するメタアクリル酸エステルと、ＢＡブロックを構成するアクリル酸ブチルとの添加順序について、先にメタアクリル酸エステルモノマーを重合した後にアクリル酸ブチルモノマーを追加する方法と、先にアクリル酸ブチルモノマーを重合した後にメタアクリル酸エステルモノマーを追加する方法が挙げられるが、先にアクリル酸ブチルモノマーを重合して、ＢＡブロックの重合末端からＭＭＡブロックを重合させる方が、重合制御が容易である。ＭＭＡとＢＡとの比率は、リビングラジカル重合反応させる際のモノマーの投入量によって制御することができる。ＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体におけるＭＭＡブロックとＢＡブロックとの割合は、ＢＡブロックの割合が増加すると、接着剤の靱性や柔軟性が向上し、一方、ＭＭＡブロックの割合が増加すると、接着剤の耐熱性が向上する。本発明においては、接着剤の靱性および耐熱性の観点から、ＭＭＡブロックとＢＡブロックとの割合は、モノマー単位の数において、１：１〜５０：１であることが好ましい。
【００３３】
上記したＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体は、ＢＡブロックの一部にカルボン酸や水酸基等の官能基を導入した変性物であってもよい。このような変性物を使用することにより、より耐熱性が向上するとともに、上記したエポキシ系樹脂との相溶性も向上するため、より接着強度が向上する。
【００３４】
上記したエポキシ系樹脂にＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡ３元共重合体を添加すると、ＭＭＡブロック部分がエポキシ系樹脂と相溶し、ＢＡブロック部分がエポキシ系樹脂と相溶しないため、エポキシ系樹脂をマトリックスとした自己組織化が起こる。その結果、エポキシ系樹脂が海、アクリル系樹脂が島である海島構造が発現する。このような海島構造が発現されることにより、界面破壊を避けることができ、優れた接着強度を維持できる。
【００３５】
上記のような海島構造を発現させるには、エポキシ系樹脂とアクリル系樹脂（ＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡ３元共重合体）とを、質量基準において、１００：４〜１００：２０の割合で配合することが好ましい。上記のような割合で両者を配合すると、エポキシ系樹脂（海）中に、ナノオーダーレベルの微粒子状にアクリル系樹脂（島）が分散する。
【００３６】
＜硬化剤＞
アクリル系樹脂とエポキシ系樹脂とは加熱等により反応が進行して接着剤組成物が硬化するが、本発明においては、硬化反応を促進するために、接着剤組成物中に硬化剤が含まれる。硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物等のアミン系硬化剤、ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物（液状酸無水物）、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）等の芳香族酸無水物等の酸無水物系硬化剤、フェノール樹脂等のフェノール系硬化剤が例示できる。特に、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）は潜在性の硬化剤のため、保存安定性に優れ、室温保存でもポットライフが数週間もあるので好ましい。また、硬化促進剤としてイミダゾール類を含ませてもよい。
【００３７】
硬化剤の接着剤組成物中の含有量は、エポキシ系樹脂の含有量を１４０〜２６０質量部、アクリル系樹脂が１０〜５０質量部とした場合に、１〜３０質量部含まれていることが好ましい。硬化剤の配合比がこの範囲未満であると、接合後の耐熱性が低く、また接着強度が温度変化で劣化しやすい。硬化剤の含有量がこの範囲を超えると、接着シートを被着体と接合するまで保管した場合に、その保管期間中の保存安定性（ポットライフ）が低下し、また、接着剤の硬化後も未反応の硬化剤が残留することで、接着力が低下する問題点もある。
【００３８】
さらに、接着剤組成物には、必要に応じて、例えば、加工性、耐熱性、耐候性、機械的性質、寸法安定性、抗酸化性、滑り性、離形性、難燃性、抗カビ性、電気的特性、強度、その他等を改良、改質する目的で、例えば、滑剤、可塑剤、充填剤、フィラー、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、染料、顔料等の着色剤、その他等を添加してもよい。また、必要に応じて、さらにシラン系、チタン系、アルミニウム系などのカップリング剤を含むことができる。これにより樹脂と被着体および樹脂と後述する芯材財との密着性を向上させることができる。
【００３９】
本発明において使用される接着剤組成物は、上記した各成分を混合し、必要に応じて混練、分散して、接着剤を調製することができる。混合ないし分散方法は、特に限定されるものではなく、通常の混練分散機、例えば、二本ロールミル、三本ロールミル、ペブルミル、トロンミル、ツェグバリ（Ｓｚｅｇｖａｒｉ）アトライター、高速インペラー分散機、高速ストーンミル、高速度衝撃ミル、デスパー、高速ミキサー、リボンブレンダー、コニーダー、インテンシブミキサー、タンブラー、ブレンダー、デスパーザー、ホモジナイザー、および超音波分散機などが適用できる。硬いエポキシ系樹脂として複数種を用いる場合は、先にこれらを混合撹拌し、次に硬化剤を混合撹拌し、溶媒で希釈した後に、軟かいエポキシ系樹脂を混合撹拌し、次いで、アクリル系樹脂を混合撹拌することが好ましい。
【００４０】
＜接着シート＞
本発明による接着シートは、図１に示すように、上記の接着剤組成物からなる接着層の両面に第１離型紙および第２離型紙が設けられている層構成を有する。なお、本明細書では、第１離型紙２１Ａと第２離型紙２１Ｂとを合わせて離型紙２１と呼称する。接着層は、図２に示すように、芯材をさらに含み、接着剤が芯材に含浸されていてもよい。芯材としては、織布または不織布が好ましく、従来公知の種々の織布または不織布を使用できる例えば、液晶ポリマーなどの耐熱性のあるプラスチックの繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維などが例示でき、これらで構成した織布、不織布が使用できる。
【００４１】
接着層が芯材を含む場合、コーティング機を用いて、後記する第１離型紙２１と芯材１５とを重ねて走行させて、その芯材１５面に上記した接着剤１３組成物を塗布することで、芯材１５へ含浸されるので、乾燥後に、塗布面に第２離型紙２１Ｂを貼り合わせて、接着シート１が得られる。
【００４２】
離型紙への接着剤組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ロールコート、リバースロールコート、トランスファーロールコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、コンマコート、ロッドコ−ト、ブレードコート、バーコート、ワイヤーバーコート、ダイコート、リップコート、ディップコートなどが適用できる。組成物を、第１離型紙２１Ａの離型面、または第１離型紙２１Ａと芯材１５を重ねて、芯材１５面へ、上記のコーティング法で塗布して、乾燥した後に、第２離型紙２１Ｂを貼り合わせればよい。組成物（塗布液）の粘度は、１〜２００００センチストークス（２５℃）程度、好ましくは１〜２０００センチストークスに調整する。芯材１５へ含浸塗布する場合には、粘度が低い方が好ましく、１〜１０００センチストークスである。
【００４３】
第１離型紙２１Ａと第２離型紙２１Ｂは同じものでも異なったものを用いてもよい。離型紙２１としては、離型フィルム、セパレート紙、セパレートフィルム、セパ紙、剥離フィルム、剥離紙等の従来公知のものを好適に使用できる。また、上質紙、コート紙、含浸紙、プラスチックフィルムなどの離型紙用基材の片面または両面に離型層を形成したものを用いてもよい。離型層としては、離型性を有する材料であれば、特に限定されないが、例えば、シリコーン樹脂、有機樹脂変性シリコーン樹脂、フッ素樹脂、アミノアルキド樹脂、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂などがある。これらの樹脂は、エマルジョン型、溶剤型または無溶剤型のいずれもが使用できる。
【００４４】
離形層は、離形層成分を分散および／または溶解した塗液を、離型紙用基材フィルムの片面に塗布し、加熱乾燥および／または硬化させて形成する。塗液の塗布方法としては、公知で任意の塗布法が適用でき、例えば、ロールコート、グラビアコート、スプレーコートなどである。また、離形層は、必要に応じて、基材フィルムの少なくとも片面の、全面または一部に形成してもよい。
【００４５】
第一および第二離型紙の剥離力は、接着シートに対し、１〜２０００ｍＮ／ｃｍ程度、さらに１００〜１０００ｍＮ／ｃｍであることが好ましい。離形層の剥離力が１ｍＮ／ｃｍ未満の場合は、接着シートや被着材との剥離力が弱く、剥がれたり部分的に浮いたりする。また、２０００ｍＮ／ｃｍより大きい場合は、離形層の剥離力が強く、剥離しにくい。安定した離形性や加工性の点で、ポリジメチルシロキサンを主成分とする付加および／または重縮合型の剥離紙用硬化型シリコーン樹脂が好ましい。
【００４６】
＜被着体の接着方法＞
被着体との接合は、接着シート１の第１離型紙２１Ａおよび第２離型紙２１Ｂを剥離し除去して、接着層１１を露出させる。露出した接着層１１を、２つの同じまたは異なる第１被着体および第２被着体で挟み、接着層１１の粘着性で保持させる。次いで、加熱、または加圧加熱することで接着層１１を硬化させて、第１被着体および第２被着体を強固に接着させることができる。このように、本発明による接着シートを用いることにより、初期粘着性を利用して、被着体どうしを仮固定でき、その後に、例えばバッチ方式により粘接着シートを熱硬化させて被着体を接着できるため、プレヒートなどの工程を省くことができるとともに、生産性が著しく向上する。
【００４７】
被着体としては、特に限定されるものではないが、金属、無機材料、有機材料、これらを組み合わせた複合材料や、積層材料などが例示できる。
【００４８】
硬化時の加熱温度は、６０℃〜２５０℃程度、好ましくは１００℃〜１８０℃である。加熱時間は１〜２４０分間、好ましくは１０〜１２０分間である。硬化した接着シート１の接着層１１は、初期粘着性を有し、プレヒートなどの工程がなく、粘着力のみで被着体を保持して作業できるので、作業性がよく、低コストでもある。また、接着層の材料およびその配合比を選択することで、金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着することができる。さらに、エポキシ系樹脂に起因する強固な接着強度が得られ、この接着強度は温度変化でも劣化しにくく、また、アクリル系樹脂に起因するために脆質性が低く、優れた剪断強度と高い耐衝撃性、耐熱性を有するので、構造用途に使用できる。
【００４９】
＜貼合体＞
本発明による接着シートを用いることにより、従来の溶接法では困難な、ガラス繊維や炭素繊維のＦＲＰ、異種金属などの材料（被着体）を強力に接合でき、例えば、アルミニウムと鉄等の金属との貼合体や、ＦＲＰやＣＦＲＰどうしの貼合体を得ることができる。これら貼合体は、温度変化を受けることなく優れた接着強度を保持できるとともに、脆質性が低く、優れた剪断強度と高い耐衝撃性、耐熱性を有するため、自動車、航空機、船舶等の分野に限らず、電子機器類、電子機器筐体、家電製品、インフラ系構造物、ライフライン建材、一般建材等の分野で利用することができる。
【実施例】
【００５０】
本発明を、実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明がこれら実施例の内容に限定されるものではない。なお、各層の各組成物は溶媒を除いた固形分の質量部である。
【００５１】
実施例１〜１４および比較例１〜５
＜接着剤組成物の調製＞
下記の表１に示す組成に従って、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に硬化剤を添加して攪拌機により混合した後、混合物にアクリル系樹脂を添加して混合することにより、接着剤を調製した。なお、下記の表１中、
ＪＥＲ８２８、ＪＥＲ１００１およびＪＥＲ１００９は、三菱化学社製のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を、
Ｗ−１９７Ｃは、根上工業社製のアクリル酸エチル−メタアクリル酸メチル共重合体を、
ＳＫダイン１４９５は、総研化学社製のアクリル−酢酸ビニル共重合体を、
ＬＣ＃６５００は、東栄化成社製のポリメタクリル酸メチルを、
ＳＭ４０３２ＸＭ１０は、アルケマ社製のカルボキシル基が導入された変性メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体を、
Ｍ２２は、アルケマ社製のメチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体を、
Ｍ２２Ｎは、アルケマ社製の水酸基が導入された変性メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体を、
ＫＢＭ−４０３は、信越シリコーン社製のシランカップリング剤を、
ＤＩＣＹ７は、三菱化学社製のジシアンジアミトを、
ＨＩＰＡ−２Ｅ４ＭＺは、日本曹達社製の包接イミダゾールを、
アミキュアＭＹ−ＨおよびアミキュアＰＮ−５０は、味の素ファインテクノ社製のアミンアダクトを、
ＦＸＲ−１０３０は、味の素ファインテクノ社製の尿素アダクトを、それぞれ表す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
＜接着シートの作製＞
得られた接着剤を、セパフィルム（ＳＰ−ＰＥＴ ０３ＢＵ、東セロ社製）に重ね合わせた芯材（ベクルスＭＢＢＫ６ＦＺＳＯ、クラレ社製）の表面に、コンマコーターにて、塗布量が１００ｇ／ｍ２となるように塗布して、芯材に接着剤を含浸させて接着層を形成し、その接着層上に、セパフィルム（ＳＰ−ＰＥＴ ０１ＢＵ、東セロ社製）を貼り合わせることにより接着シートを作製した。
【００５４】
＜貼合体の作製＞
得られた接着シートを２５ｍｍ×１２．５ｍｍに裁断し、一方のセパフィルムを剥離して接着層を露出させて、一方の被着体であるＣＦＲＰ（長さ１００ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚み１．５ｍｍ）の先端部分に貼り付けた。ＣＦＲＰに貼りつけた接着シートからセパフィルムを剥離して接着層を露出させて、その接着層部分に、他方の被着体であるＣＦＲＰ（長さ１００ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚み１．５ｍｍ）の先端部分を貼りつけた。
【００５５】
次いで、仮固定された被着体の上に３ｋｇの荷重をかけて１３０℃で２時間、接着層の加熱硬化を行うことにより貼合体を得た。
【００５６】
＜接着強度評価＞
得られた各貼合体について、室温（２５℃）および８０℃の各環境下での接着強度の評価を行った。上記で得られた試料の両端をテンシロン（オリエンテック製ＲＴＡ−１Ｔ）に固定して、１ｍｍ／ｍｉｎで引張り、せん断強度を測定した。評価結果は、下記の表２に示される通りであった。
【００５７】
＜製膜性の評価＞
セパフィルム（ＳＰ−ＰＥＴ ０１ＢＵ、東セロ社製）に、乾燥後の塗布量が５０ｇ／ｍ２となるように接着剤をコンマコーターにて塗布し、１００℃で３分間の乾燥を行い、塗布面の外観を観察した。評価基準は以下の通りとした。
○：塗布膜が均一な厚み（±５μｍ）である
×：セパフィルムの表面で接着剤が弾いて塗布されていない箇所が存在する
評価結果は下記の表２に示される通りであった。
【００５８】
【表２】
【符号の説明】
【００５９】
１：接着シート
１１：接着層
１３：接着剤
１５：芯材
２１：離型紙
２１Ａ：第１離型紙
２１Ｂ：第２離型紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着剤組成物に関し、より詳しくは、金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着できるとともに、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤組成物、およびそれを用いた接着シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つの被着体を一体化させる接合方法としては、咬合、溶接、接着剤や粘着剤による接着方法があり、それぞれの分野で用途に応じて多用されている。近年、自動車などの輸送機関連の用途では、温暖化防止に炭酸ガスＣＯ２排出の削減などの課題解決として、車体の軽量化、ハイブリッド車や電気自動車の普及が進んでいる。そのために、車体に軽量なアルミニウムやマグネシウム、ＦＲＰ（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｒａｓｔｉｃｓ、ＧＦＲＰ：Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｒａｓｔｉｃｓ）を使用する傾向が強くなってきている。
【０００３】
ところで、従来の溶接法では、アルミニウムと鉄などの異種材料の溶接は非常に困難であり、ガラス繊維や炭素繊維のＦＲＰに至っては溶接自体が不可能であり、これらの材料（被着体）を、溶接と同定の接合強度を有するような接合方法が必要とされる。溶接等により接合できない材料間での接合方法としては、接着剤を用いる方法があるが、このような材料を接合するための接着剤としては、金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着できること、接着強度が構造用途に使用できるように強力であること、また、接着強度は温度変化で劣化しないこと、などが求められている。
【０００４】
上記のような要求を満たす接着剤として、一般的に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されている。しかしながら、エポキシ接着剤は、硬化後の樹脂自体の機械的強度は高いものの靱性に劣り、航空機や自動車等の用途にエポキシ接着剤を使用した場合に、脆性破壊による接着強度の低下が問題となる場合がある。このような問題に対して、熱可塑性樹脂等をエポキシ樹脂に加えて、エポキシ接着剤に柔軟性を持たせることが試みられている（例えば、特開２００３−８２０３４号公報等）。
【０００５】
しかしながら、柔軟性を有する熱可塑性樹脂をエポキシ接着剤に使用すると、接着剤の耐熱性が損なわれるため、耐熱性が必要とされる用途に使用できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、今般、特定のアクリル系樹脂を、エポキシ系樹脂に添加することにより、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤を実現できる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着できるとともに、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤組成物を提供することである。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、上記のような接着剤組成物を用いた接着シートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による接着剤組成物は、エポキシ系樹脂と、アクリル系樹脂と、硬化剤と、を含んでなる接着剤組成物であって、
前記アクリル系樹脂が、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体またはその変性物からなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の態様によれば、前記エポキシ系樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の態様によれば、前記エポキシ系樹脂が、常温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂およびガラス転移温度が５０〜１５０℃の範囲にある常温で固体のビスフェノール型エポキシ樹脂の２種のビスフェノール型エポキシ樹脂からなることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の態様によれば、前記エポキシ系樹脂と前記アクリル系樹脂との配合割合が、１００：４〜１００：２０であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の態様によれば、前記室温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂と、前記室温で固体のビスフェノール型エポキシ樹脂とが、１００：３００〜３００：１００の割合で含まれていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の態様によれば、前記エポキシ系樹脂が１４０〜２６０質量部、前記アクリル系樹脂が１０〜５０質量部、および、前記硬化剤が１〜３０質量部、含まれてなることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の態様によれば、前記３元共重合体が、メチルメタクリレート単位とブチルアクリレート単位とを１：１〜５０：１の割合で含むことが好ましい。
【００１７】
また、本発明の態様によれば、接着剤組成物中で、前記エポキシ系樹脂が海、前記アクリル系樹脂が島である海島構造を有することが好ましい。
【００１８】
また、本発明の別の態様による接着シートは、第１離型紙と、接着層と、第２離型紙とを、この順で積層してなる接着シートであって、前記接着層が、上記接着剤組成物を含んでなるものである。
【００１９】
また、本発明の態様によれば、前記接着層が芯材をさらに含んでなり、前記接着剤が前記芯材に含浸されていることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の別の態様による接着方法は、上記接着シートを用いて第１被着体と第２被着体とを接着する方法であって、
前記接着シートから、第１離型紙および第２離型紙を剥離し除去して接着層を露出させ、
前記接着層を、前記第１被着体および前記第２被着体で挟んで、前記第１被着体および前記第２被着体の仮固定を行い、
前記接着層を、加熱することにより硬化させて、前記第１被着体および前記第２被着体を接着することを含んでなるものである。
【００２１】
また、本発明によれば、上記の接着方法により得られる貼合体も提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、エポキシ系樹脂中に特定のアクリル系樹脂が添加されているため、金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着できるとともに、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤組成物を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による接着シートの一実施態様による断面概略図である。
【図２】本発明による接着シートの他の実施態様による断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明による接着剤組成物は、エポキシ系樹脂と、アクリル系樹脂と、硬化剤と、を必須成分として含む。以下、接着剤組成物を構成する各成分について説明する。
【００２５】
＜エポキシ系樹脂＞
本発明による接着剤組成物に用いられるエポキシ系樹脂は、少なくとも１つ以上のエポキシ基またはグリシジル基を有するプレポリマーが、硬化剤との併用により架橋重合反応により硬化したものを意味する。このようなエポキシ系樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂等が挙げられ、またフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂等のフェノール樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられる。これらエポキシ系樹脂の中でも、本発明においては、ビフェニル骨格、ビスフェノール骨格、スチルベン骨格などの剛直構造を主鎖に持つエポキシ樹脂が好ましく、より好ましくは、ビスフェノール型エポキシ樹脂、特に好ましくは、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である。
【００２６】
上記したビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、ビスフェノール骨格の繰り返し単位の数によって、常温で液体のものと、常温で固体のものが存在する。主鎖が１〜３のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は常温で液体、主鎖が２〜１０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は常温で固体である。このような比較的低分子量のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は結晶性があり、常温で結晶化して固体のものも、融点以上の温度になると、急速に融解して低粘度の液状に変化する。したがって、被着体を接合する工程において、加熱によって接着剤が被着体に密着し、固化することによって接着剤と被着体とが強固に接着するため、接着強度を高めることができる。また、このような比較的低分子量のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、架橋密度が高くなるため、機械的強度が高く、耐薬品性がよく、硬化性が高く、吸湿性（自由体積が小さくなるため）が小さくなる特徴もある。
【００２７】
本発明においては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂として、上記したような常温で固体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、常温で液体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とを併用して使用することが好ましい。常温で固体のものと液体のものとを併用することにより、機械的強度を保ちつつ、柔軟性を得ることが出来るため、樹脂（接着剤組成物）が本来有する機械的強度を維持しつつ、柔軟性を得ることができる。その結果、被着体どうしの接合強度を向上させることができる。常温で固体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、機械的強度および耐熱性の観点から、ガラス転移温度が５０〜１５０℃の範囲にあるものが好ましい。具体的には、常温で液体である主鎖が１〜３のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン社製、ＪＥＲ８２８が、常温で固体である主鎖が２〜１０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン社製、ＪＥＲ１００１などが例示できる。
【００２８】
常温で固体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、常温で液体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂との配合割合は、接着剤を使用する用途にもよるが、質量基準において、１００：３００〜３００：１００の割合で含まれていることが好ましい。両者の配合割合を上記の範囲とすることによって、より接着強度に優れる接着剤とすることができる。
【００２９】
＜アクリル系樹脂＞
本発明による接着剤組成物に含まれるアクリル系樹脂として、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体またはその変性物を使用する。このようなメタアクリル酸エステル重合体ブロック（以下、ＭＭＡと略す場合がある）と、アクリル酸ブチル重合体ブロック（以下、ＢＡと略す場合がある）とからなる３元ブロック共重合体を、上記したエポキシ系樹脂に添加することにより、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤を実現できる。その理由は定かではないが、以下のように推定できる。
【００３０】
ＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体は、ＭＭＡ部分が「硬い」セグメントとなり、ＢＡ部分が「柔らかい」セグメントとなる。従来の接着剤では、エポキシ系樹脂に靱性（柔軟性）を付与するためにアクリル系樹脂を添加することが行われていたが、アクリル樹脂を添加することにより、接着剤自体の耐熱性が低下していた。上記のような「硬い」セグメントと「柔らかい」セグメントとを併せ持つアクリル系樹脂であれば、「硬い」セグメント部分が耐熱性に寄与し、「柔らかい」セグメント部分が、靱性ないし柔軟性に寄与するため、靱性を有し、かつ、高温環境下においても優れた接着強度を保持できる接着剤を実現できるものと考えられる。
【００３１】
上記したＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体は、一般的なリビングラジカル重合を用いて製造することができる。このうち、重合反応の制御の容易さの点などから、原始移動ラジカル重合によって好適に製造することができる。原子移動ラジカル重合法は、有機ハロゲン化物またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤とし、金属錯体を触媒とする重合法である。リビングラジカル重合法によりＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体を製造する場合、モノマー単位を逐次添加する方法、あらかじめ合成した重合体を高分子開始剤として次の重合体ブロックを重合する方法、別々に重合した重合体ブロックを反応により結合する方法などが挙げられるが、モノマー単位の逐次添加による方法によってＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体を製造することが好ましい。
【００３２】
モノマー単位の逐次添加によりＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体を製造する方法においては、ＭＭＡブロックを構成するメタアクリル酸エステルと、ＢＡブロックを構成するアクリル酸ブチルとの添加順序について、先にメタアクリル酸エステルモノマーを重合した後にアクリル酸ブチルモノマーを追加する方法と、先にアクリル酸ブチルモノマーを重合した後にメタアクリル酸エステルモノマーを追加する方法が挙げられるが、先にアクリル酸ブチルモノマーを重合して、ＢＡブロックの重合末端からＭＭＡブロックを重合させる方が、重合制御が容易である。ＭＭＡとＢＡとの比率は、リビングラジカル重合反応させる際のモノマーの投入量によって制御することができる。ＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体におけるＭＭＡブロックとＢＡブロックとの割合は、ＢＡブロックの割合が増加すると、接着剤の靱性や柔軟性が向上し、一方、ＭＭＡブロックの割合が増加すると、接着剤の耐熱性が向上する。本発明においては、接着剤の靱性および耐熱性の観点から、ＭＭＡブロックとＢＡブロックとの割合は、モノマー単位の数において、１：１〜５０：１であることが好ましい。
【００３３】
上記したＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡの３元共重合体は、ＢＡブロックの一部にカルボン酸や水酸基等の官能基を導入した変性物であってもよい。このような変性物を使用することにより、より耐熱性が向上するとともに、上記したエポキシ系樹脂との相溶性も向上するため、より接着強度が向上する。
【００３４】
上記したエポキシ系樹脂にＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡ３元共重合体を添加すると、ＭＭＡブロック部分がエポキシ系樹脂と相溶し、ＢＡブロック部分がエポキシ系樹脂と相溶しないため、エポキシ系樹脂をマトリックスとした自己組織化が起こる。その結果、エポキシ系樹脂が海、アクリル系樹脂が島である海島構造が発現する。このような海島構造が発現されることにより、界面破壊を避けることができ、優れた接着強度を維持できる。
【００３５】
上記のような海島構造を発現させるには、エポキシ系樹脂とアクリル系樹脂（ＭＭＡ−ＢＡ−ＭＭＡ３元共重合体）とを、質量基準において、１００：４〜１００：２０の割合で配合することが好ましい。上記のような割合で両者を配合すると、エポキシ系樹脂（海）中に、ナノオーダーレベルの微粒子状にアクリル系樹脂（島）が分散する。
【００３６】
＜硬化剤＞
アクリル系樹脂とエポキシ系樹脂とは加熱等により反応が進行して接着剤組成物が硬化するが、本発明においては、硬化反応を促進するために、接着剤組成物中に硬化剤が含まれる。硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物等のアミン系硬化剤、ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物（液状酸無水物）、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）等の芳香族酸無水物等の酸無水物系硬化剤、フェノール樹脂等のフェノール系硬化剤が例示できる。特に、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）は潜在性の硬化剤のため、保存安定性に優れ、室温保存でもポットライフが数週間もあるので好ましい。また、硬化促進剤としてイミダゾール類を含ませてもよい。
【００３７】
硬化剤の接着剤組成物中の含有量は、エポキシ系樹脂の含有量を１４０〜２６０質量部、アクリル系樹脂が１０〜５０質量部とした場合に、１〜３０質量部含まれていることが好ましい。硬化剤の配合比がこの範囲未満であると、接合後の耐熱性が低く、また接着強度が温度変化で劣化しやすい。硬化剤の含有量がこの範囲を超えると、接着シートを被着体と接合するまで保管した場合に、その保管期間中の保存安定性（ポットライフ）が低下し、また、接着剤の硬化後も未反応の硬化剤が残留することで、接着力が低下する問題点もある。
【００３８】
さらに、接着剤組成物には、必要に応じて、例えば、加工性、耐熱性、耐候性、機械的性質、寸法安定性、抗酸化性、滑り性、離形性、難燃性、抗カビ性、電気的特性、強度、その他等を改良、改質する目的で、例えば、滑剤、可塑剤、充填剤、フィラー、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、染料、顔料等の着色剤、その他等を添加してもよい。また、必要に応じて、さらにシラン系、チタン系、アルミニウム系などのカップリング剤を含むことができる。これにより樹脂と被着体および樹脂と後述する芯材財との密着性を向上させることができる。
【００３９】
本発明において使用される接着剤組成物は、上記した各成分を混合し、必要に応じて混練、分散して、接着剤を調製することができる。混合ないし分散方法は、特に限定されるものではなく、通常の混練分散機、例えば、二本ロールミル、三本ロールミル、ペブルミル、トロンミル、ツェグバリ（Ｓｚｅｇｖａｒｉ）アトライター、高速インペラー分散機、高速ストーンミル、高速度衝撃ミル、デスパー、高速ミキサー、リボンブレンダー、コニーダー、インテンシブミキサー、タンブラー、ブレンダー、デスパーザー、ホモジナイザー、および超音波分散機などが適用できる。硬いエポキシ系樹脂として複数種を用いる場合は、先にこれらを混合撹拌し、次に硬化剤を混合撹拌し、溶媒で希釈した後に、軟かいエポキシ系樹脂を混合撹拌し、次いで、アクリル系樹脂を混合撹拌することが好ましい。
【００４０】
＜接着シート＞
本発明による接着シートは、図１に示すように、上記の接着剤組成物からなる接着層の両面に第１離型紙および第２離型紙が設けられている層構成を有する。なお、本明細書では、第１離型紙２１Ａと第２離型紙２１Ｂとを合わせて離型紙２１と呼称する。接着層は、図２に示すように、芯材をさらに含み、接着剤が芯材に含浸されていてもよい。芯材としては、織布または不織布が好ましく、従来公知の種々の織布または不織布を使用できる例えば、液晶ポリマーなどの耐熱性のあるプラスチックの繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維などが例示でき、これらで構成した織布、不織布が使用できる。
【００４１】
接着層が芯材を含む場合、コーティング機を用いて、後記する第１離型紙２１と芯材１５とを重ねて走行させて、その芯材１５面に上記した接着剤１３組成物を塗布することで、芯材１５へ含浸されるので、乾燥後に、塗布面に第２離型紙２１Ｂを貼り合わせて、接着シート１が得られる。
【００４２】
離型紙への接着剤組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ロールコート、リバースロールコート、トランスファーロールコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、コンマコート、ロッドコ−ト、ブレードコート、バーコート、ワイヤーバーコート、ダイコート、リップコート、ディップコートなどが適用できる。組成物を、第１離型紙２１Ａの離型面、または第１離型紙２１Ａと芯材１５を重ねて、芯材１５面へ、上記のコーティング法で塗布して、乾燥した後に、第２離型紙２１Ｂを貼り合わせればよい。組成物（塗布液）の粘度は、１〜２００００センチストークス（２５℃）程度、好ましくは１〜２０００センチストークスに調整する。芯材１５へ含浸塗布する場合には、粘度が低い方が好ましく、１〜１０００センチストークスである。
【００４３】
第１離型紙２１Ａと第２離型紙２１Ｂは同じものでも異なったものを用いてもよい。離型紙２１としては、離型フィルム、セパレート紙、セパレートフィルム、セパ紙、剥離フィルム、剥離紙等の従来公知のものを好適に使用できる。また、上質紙、コート紙、含浸紙、プラスチックフィルムなどの離型紙用基材の片面または両面に離型層を形成したものを用いてもよい。離型層としては、離型性を有する材料であれば、特に限定されないが、例えば、シリコーン樹脂、有機樹脂変性シリコーン樹脂、フッ素樹脂、アミノアルキド樹脂、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂などがある。これらの樹脂は、エマルジョン型、溶剤型または無溶剤型のいずれもが使用できる。
【００４４】
離形層は、離形層成分を分散および／または溶解した塗液を、離型紙用基材フィルムの片面に塗布し、加熱乾燥および／または硬化させて形成する。塗液の塗布方法としては、公知で任意の塗布法が適用でき、例えば、ロールコート、グラビアコート、スプレーコートなどである。また、離形層は、必要に応じて、基材フィルムの少なくとも片面の、全面または一部に形成してもよい。
【００４５】
第一および第二離型紙の剥離力は、接着シートに対し、１〜２０００ｍＮ／ｃｍ程度、さらに１００〜１０００ｍＮ／ｃｍであることが好ましい。離形層の剥離力が１ｍＮ／ｃｍ未満の場合は、接着シートや被着材との剥離力が弱く、剥がれたり部分的に浮いたりする。また、２０００ｍＮ／ｃｍより大きい場合は、離形層の剥離力が強く、剥離しにくい。安定した離形性や加工性の点で、ポリジメチルシロキサンを主成分とする付加および／または重縮合型の剥離紙用硬化型シリコーン樹脂が好ましい。
【００４６】
＜被着体の接着方法＞
被着体との接合は、接着シート１の第１離型紙２１Ａおよび第２離型紙２１Ｂを剥離し除去して、接着層１１を露出させる。露出した接着層１１を、２つの同じまたは異なる第１被着体および第２被着体で挟み、接着層１１の粘着性で保持させる。次いで、加熱、または加圧加熱することで接着層１１を硬化させて、第１被着体および第２被着体を強固に接着させることができる。このように、本発明による接着シートを用いることにより、初期粘着性を利用して、被着体どうしを仮固定でき、その後に、例えばバッチ方式により粘接着シートを熱硬化させて被着体を接着できるため、プレヒートなどの工程を省くことができるとともに、生産性が著しく向上する。
【００４７】
被着体としては、特に限定されるものではないが、金属、無機材料、有機材料、これらを組み合わせた複合材料や、積層材料などが例示できる。
【００４８】
硬化時の加熱温度は、６０℃〜２５０℃程度、好ましくは１００℃〜１８０℃である。加熱時間は１〜２４０分間、好ましくは１０〜１２０分間である。硬化した接着シート１の接着層１１は、初期粘着性を有し、プレヒートなどの工程がなく、粘着力のみで被着体を保持して作業できるので、作業性がよく、低コストでもある。また、接着層の材料およびその配合比を選択することで、金属同士、金属と有機材料、有機材料と有機材料とを接着することができる。さらに、エポキシ系樹脂に起因する強固な接着強度が得られ、この接着強度は温度変化でも劣化しにくく、また、アクリル系樹脂に起因するために脆質性が低く、優れた剪断強度と高い耐衝撃性、耐熱性を有するので、構造用途に使用できる。
【００４９】
＜貼合体＞
本発明による接着シートを用いることにより、従来の溶接法では困難な、ガラス繊維や炭素繊維のＦＲＰ、異種金属などの材料（被着体）を強力に接合でき、例えば、アルミニウムと鉄等の金属との貼合体や、ＦＲＰやＣＦＲＰどうしの貼合体を得ることができる。これら貼合体は、温度変化を受けることなく優れた接着強度を保持できるとともに、脆質性が低く、優れた剪断強度と高い耐衝撃性、耐熱性を有するため、自動車、航空機、船舶等の分野に限らず、電子機器類、電子機器筐体、家電製品、インフラ系構造物、ライフライン建材、一般建材等の分野で利用することができる。
【実施例】
【００５０】
本発明を、実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明がこれら実施例の内容に限定されるものではない。なお、各層の各組成物は溶媒を除いた固形分の質量部である。
【００５１】
実施例１〜１４および比較例１〜５
＜接着剤組成物の調製＞
下記の表１に示す組成に従って、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に硬化剤を添加して攪拌機により混合した後、混合物にアクリル系樹脂を添加して混合することにより、接着剤を調製した。なお、下記の表１中、
ＪＥＲ８２８、ＪＥＲ１００１およびＪＥＲ１００９は、三菱化学社製のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を、
Ｗ−１９７Ｃは、根上工業社製のアクリル酸エチル−メタアクリル酸メチル共重合体を、
ＳＫダイン１４９５は、総研化学社製のアクリル−酢酸ビニル共重合体を、
ＬＣ＃６５００は、東栄化成社製のポリメタクリル酸メチルを、
ＳＭ４０３２ＸＭ１０は、アルケマ社製のカルボキシル基が導入された変性メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体を、
Ｍ２２は、アルケマ社製のメチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体を、
Ｍ２２Ｎは、アルケマ社製の水酸基が導入された変性メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体を、
ＫＢＭ−４０３は、信越シリコーン社製のシランカップリング剤を、
ＤＩＣＹ７は、三菱化学社製のジシアンジアミトを、
ＨＩＰＡ−２Ｅ４ＭＺは、日本曹達社製の包接イミダゾールを、
アミキュアＭＹ−ＨおよびアミキュアＰＮ−５０は、味の素ファインテクノ社製のアミンアダクトを、
ＦＸＲ−１０３０は、味の素ファインテクノ社製の尿素アダクトを、それぞれ表す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
＜接着シートの作製＞
得られた接着剤を、セパフィルム（ＳＰ−ＰＥＴ ０３ＢＵ、東セロ社製）に重ね合わせた芯材（ベクルスＭＢＢＫ６ＦＺＳＯ、クラレ社製）の表面に、コンマコーターにて、塗布量が１００ｇ／ｍ２となるように塗布して、芯材に接着剤を含浸させて接着層を形成し、その接着層上に、セパフィルム（ＳＰ−ＰＥＴ ０１ＢＵ、東セロ社製）を貼り合わせることにより接着シートを作製した。
【００５４】
＜貼合体の作製＞
得られた接着シートを２５ｍｍ×１２．５ｍｍに裁断し、一方のセパフィルムを剥離して接着層を露出させて、一方の被着体であるＣＦＲＰ（長さ１００ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚み１．５ｍｍ）の先端部分に貼り付けた。ＣＦＲＰに貼りつけた接着シートからセパフィルムを剥離して接着層を露出させて、その接着層部分に、他方の被着体であるＣＦＲＰ（長さ１００ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚み１．５ｍｍ）の先端部分を貼りつけた。
【００５５】
次いで、仮固定された被着体の上に３ｋｇの荷重をかけて１３０℃で２時間、接着層の加熱硬化を行うことにより貼合体を得た。
【００５６】
＜接着強度評価＞
得られた各貼合体について、室温（２５℃）および８０℃の各環境下での接着強度の評価を行った。上記で得られた試料の両端をテンシロン（オリエンテック製ＲＴＡ−１Ｔ）に固定して、１ｍｍ／ｍｉｎで引張り、せん断強度を測定した。評価結果は、下記の表２に示される通りであった。
【００５７】
＜製膜性の評価＞
セパフィルム（ＳＰ−ＰＥＴ ０１ＢＵ、東セロ社製）に、乾燥後の塗布量が５０ｇ／ｍ２となるように接着剤をコンマコーターにて塗布し、１００℃で３分間の乾燥を行い、塗布面の外観を観察した。評価基準は以下の通りとした。
○：塗布膜が均一な厚み（±５μｍ）である
×：セパフィルムの表面で接着剤が弾いて塗布されていない箇所が存在する
評価結果は下記の表２に示される通りであった。
【００５８】
【表２】
【符号の説明】
【００５９】
１：接着シート
１１：接着層
１３：接着剤
１５：芯材
２１：離型紙
２１Ａ：第１離型紙
２１Ｂ：第２離型紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ系樹脂と、アクリル系樹脂と、硬化剤と、を含んでなる接着剤組成物であって、
前記アクリル系樹脂が、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体またはその変性物からなることを特徴とする、接着剤組成物。
【請求項２】
前記エポキシ系樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂である、請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項３】
前記エポキシ系樹脂が、常温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂およびガラス転移温度が５０〜１５０℃の範囲にある常温で固体のビスフェノール型エポキシ樹脂の２種のビスフェノール型エポキシ樹脂からなる、請求項１または２に記載の接着剤組成物。
【請求項４】
前記エポキシ系樹脂と前記アクリル系樹脂との配合割合が、１００：４〜１００：２０である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
【請求項５】
前記室温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂と、前記室温で固体のビスフェノール型エポキシ樹脂とが、１００：３００〜３００：１００の割合で含まれている、請求項３に記載の接着剤組成物。
【請求項６】
前記エポキシ系樹脂が１４０〜２６０質量部、前記アクリル系樹脂が１０〜５０質量部、および、前記硬化剤が１〜３０質量部、含まれてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
【請求項７】
前記３元共重合体が、メチルメタクリレート単位とブチルアクリレート単位とを１：１〜５０：１の割合で含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
【請求項８】
接着剤組成物中で、前記エポキシ系樹脂が海、前記アクリル系樹脂が島である海島構造を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
【請求項９】
第１離型紙と、接着層と、第２離型紙とを、この順で積層してなる接着シートであって、前記接着層が、請求項１〜８のいずれか一項に記載の接着剤組成物を含んでなる、接着シート。
【請求項１０】
前記接着層が芯材をさらに含んでなり、前記接着剤が前記芯材に含浸されている、請求項９に記載の接着シート。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の接着シートを用いて第１被着体と第２被着体とを接着する方法であって、
前記接着シートから、第１離型紙および第２離型紙を剥離し除去して接着層を露出させ、
前記接着層を、前記第１被着体および前記第２被着体で挟んで、前記第１被着体および前記第２被着体の仮固定を行い、
前記接着層を、加熱することにより硬化させて、前記第１被着体および前記第２被着体を接着することを含んでなる、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法により得られる貼合体。
【請求項１】
エポキシ系樹脂と、アクリル系樹脂と、硬化剤と、を含んでなる接着剤組成物であって、
前記アクリル系樹脂が、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートの３元共重合体またはその変性物からなることを特徴とする、接着剤組成物。
【請求項２】
前記エポキシ系樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂である、請求項１に記載の接着剤組成物。
【請求項３】
前記エポキシ系樹脂が、常温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂およびガラス転移温度が５０〜１５０℃の範囲にある常温で固体のビスフェノール型エポキシ樹脂の２種のビスフェノール型エポキシ樹脂からなる、請求項１または２に記載の接着剤組成物。
【請求項４】
前記エポキシ系樹脂と前記アクリル系樹脂との配合割合が、１００：４〜１００：２０である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
【請求項５】
前記室温で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂と、前記室温で固体のビスフェノール型エポキシ樹脂とが、１００：３００〜３００：１００の割合で含まれている、請求項３に記載の接着剤組成物。
【請求項６】
前記エポキシ系樹脂が１４０〜２６０質量部、前記アクリル系樹脂が１０〜５０質量部、および、前記硬化剤が１〜３０質量部、含まれてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
【請求項７】
前記３元共重合体が、メチルメタクリレート単位とブチルアクリレート単位とを１：１〜５０：１の割合で含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
【請求項８】
接着剤組成物中で、前記エポキシ系樹脂が海、前記アクリル系樹脂が島である海島構造を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
【請求項９】
第１離型紙と、接着層と、第２離型紙とを、この順で積層してなる接着シートであって、前記接着層が、請求項１〜８のいずれか一項に記載の接着剤組成物を含んでなる、接着シート。
【請求項１０】
前記接着層が芯材をさらに含んでなり、前記接着剤が前記芯材に含浸されている、請求項９に記載の接着シート。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の接着シートを用いて第１被着体と第２被着体とを接着する方法であって、
前記接着シートから、第１離型紙および第２離型紙を剥離し除去して接着層を露出させ、
前記接着層を、前記第１被着体および前記第２被着体で挟んで、前記第１被着体および前記第２被着体の仮固定を行い、
前記接着層を、加熱することにより硬化させて、前記第１被着体および前記第２被着体を接着することを含んでなる、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法により得られる貼合体。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−６９７４（Ｐ２０１３−６９７４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４１０７６（Ｐ２０１１−１４１０７６）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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