接着剤
加熱状態で生成されたウレタンプレポリマーは、イソシアネート基(NCO基)を残しつつ固形化する。これをホットメルト接着剤同様に溶融塗布すると、冷却硬化後に空気中や被着材に含まれる水分と反応し鎖延長反応と架橋反応を起こす。化学反応を経るため一般的なホットメルト接着剤を上回る耐熱性を持つが、保管や使用には吸湿を避ける必要がある。
フェノール樹脂系接着剤(Phenolic resin adhesives)は、レゾール形フェノール樹脂を主成分とする接着剤。溶液系(水系、ホルムアルデヒド系)。
縮合反応させたフェノールとホルムアルデヒドとの水またはアルコール溶液。130℃以上に加熱して硬化・接着させる。アルコール溶性タイプは常温接着も可能だが、硬化剤を別途添加する必要があり作業性に劣る。耐水性・耐熱性・耐候性に優れるが、衝撃強さは弱い。また加熱温度が高く、硬化後接着剤が赤褐色に変色するため、使用範囲が限定される。しかしながら、木材・金属・ガラス等多様な被着材に対して高い接着力を持ち、船舶用やコンクリートパネルなどの用途にて使われる。
変成シリコーン系接着剤(Modified Silicone adhesives)は、メチルジメトキシシリル基を末端に持つポリプロピレンオキシド(変成シリコーン)を主成分とする、1988年に開発された接着剤。反応系。
変成シリコーンポリマーに添加剤を加えた液体。空気中の水分によりアルコキシシリル基が加水分解し、さらに縮合反応を起こしながら比較的素早く硬化・接着する。高い強度を持ちつつゴム弾性を失わない特性を持つため、硬化時に発生するゆがみを解消することが出来る。衝撃に強く、建築分野や日常家庭での使用に便利な接着剤として普及しつつある。
一液型は、変成シリコーン系、エポキシ・変成シリコーン系、アクリル・変成シリコーン系に分けられる。それぞれ剪断強さや剥離強さなどについて異なる特徴を持っており、用途に応じた選択ができる。
二液型は、エポキシ樹脂と有機錫触媒をA剤、成性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂用硬化剤をB剤とする。混合比を変えることで硬度を調整できる。
ポリアミド樹脂ホットメルト接着剤(Polyamide Hot melt adhesives、PAホットメルト、ナイロンホットメルト)は、ポリアミド(ナイロン)樹脂を主成分とする接着剤。固形。
11ナイロンや12ナイロンなど比較的融点の低いポリアミド樹脂を粉体またはフィルム状に加工したものは、ホットメルト接着剤として使用される。結晶性が低いダイマー酸とジアミンを共重合させたタイプは主に電気・自動車・木工用途に、線状ポリアミドタイプは繊維・金属接着分野などに使われる。
ポリイミド系接着剤(Polyimide adhesives、PI系接着剤)は、芳香族複素環ポリマーに属するポリイミド(PI)類の低分子ポリマーを主成分とする接着剤。ポリアロマティック系接着剤の一種に分類される。反応系。
ポリアミドカルボン酸をジメチルアセトアルデヒドに溶融させた液体をガラス布に含浸させた性状。400℃以上に加熱して溶剤を除去しつつ、その過程で脱水閉環反応を起こしてイミド化し硬化・接着させる。接着剤としては最高レベルに当たる350℃以上の耐熱性を持ち、耐酸化性にも優れる。航空宇宙産業や電気産業分野にて需要が高まってきている。
ポリウレタン樹脂ホットメルト接着剤(Polyurethane Hot melt adhesives、TPUホットメルト、ウレタンホットメルト)は、熱可塑性ポリウレタン樹脂を主成分とする接着剤。固形。
融点の低いポリウレタン樹脂を粉体またはフィルム状に加工したものは、ホットメルト接着剤として主に繊維分野で使われる。
ポリオレフィン樹脂ホットメルト接着剤(Polyolefin Hot melt adhesives、TPOホットメルト、オレフィンホットメルト)は、非結晶性ポリプロピレン樹脂(APP)を主成分とする接着剤。固形。
APPが持つ非極性表面への良好な接着性を生かしたホットメルト型接着剤。物性を安定させるためエチレン・プロピレン・ブテンなどと共重合させる。屋根防水・カーペットのパッキング・プラスチック接着などに使われる。
ポリ酢酸ビニル樹脂溶液系接着剤(Polyvinyl acetate solvent type adhesives、PVAc系接着剤、酢ビペースト)は、酢酸ビニル樹脂を主成分とする接着剤。溶液系。
酢酸ビニルポリマーをアルコール溶解した粘性を持つ液体。改質のために他の樹脂などを充填したものもある。耐久性に優れるが耐水性やクリープ耐性には劣る。木材などの他に、溶解させる成分を含まないため発泡スチロールの接着に適し、建材ボードなどにも使われる。
ポリスチレン樹脂溶剤系接着剤(Polystyrene solvent type adhesives、PS樹脂接着剤、PSドープセメント)は、ポリスチレン樹脂を主成分とする接着剤。溶液系。
樹脂をアセトンなど溶剤に溶融させたゲル状の液体。主にプラモデル用のりとして使われる。なお、この用途に用いられるうち溶質であるポリスチレン樹脂の含有量がほとんどなくなったあるいは全く含まないものが流し込み(用)接着剤として用いられる。
かつてはシクロヘキサン系のものしか存在しなかったが、現在では両方の用途にリモネン系のものが開発市販され安全性が向上している。
ポリビニルアルコール系接着剤(Polyvinylalcohol adhesives、PVAL、PVA系接着剤、ポバール)は、ポリビニルアルコールを主成分とする接着剤。水分散系。
乳化剤としてエマルジョン接着剤の添加剤に使用されるPVAは単独でも接着力を有する。水が蒸発すると透明な膜を形成して硬化・接着する。木工・紙接着用途として事務用液体のりで馴染み深い。また、俗に言う洗濯のりとしても知られている。
ポリビニルピロリドン樹脂系接着剤(Polyvinyilyrrolidone adhesives、PVP接着剤、スティック糊)は、ポリビニルピロリドン(PVP)樹脂を主成分とする接着剤。固形に近い溶液系(水系)。
水溶性のPVPに脂肪酸ナトリウムを添加しほぼ固体状にし、グリコール類を加えて滑性を付与したものは、通常では低粘度だが塗布時に力を加えると粘性が生じる。この性質を利用し、棒状に形成したスティック糊は使いやすく文具・事務用として広く普及している。
ポリビニルブチラール樹脂系接着剤(Polyvinyilbutyral adhesives、PVB接着剤)は、ポリビニルアルコールの一種であるポリビニルブチラール樹脂を主成分とする接着剤。反応系。
ポリビニルアルコールのメタノール溶液に懸架剤として硫酸を加えた液体に、加熱しながらブチルアルデヒドを混ぜつつ攪拌することで硬化・接着させる。透明性・耐光性や耐衝撃性・耐振動性に優れ、自動車の安全ガラスなどに使われる。
ポリベンズイミダソール接着剤(Polybenzimidazole adhesives、PBI系接着剤)は、芳香族複素環ポリマーに属するポリベンズイミダソール(PBI)を主成分とする接着剤。ポリアロマティック系接着剤の一種に分類される。反応系。
PBIの低分子ポリマーをガラス布に含浸させた性状。350℃程度に加熱して硬化・接着させる。接着剤としては最高レベルに当たる350℃以上の耐熱性を持ち、航空宇宙産業や電気産業分野にて需要が高まってきている。
ポリメタクリレート樹脂溶液系接着剤(Polymethylmethacrylate solvent type adhesives、PMMA樹脂接着剤、PMMAドープセメント)は、ポリメタクリレート樹脂を主成分とする接着剤。溶液系。
樹脂を溶液中に溶融させたゲル状の液体。溶液はアセトンなど溶剤が多いが、MMAモノマーやクロロスルホン化ポリエチレンなどを使用するタイプもある。
メラミン樹脂系接着剤(Melamine resin adhesives)は、メラミン(シアヌリル酸アミド)を主成分とする接着剤。溶液系(水系、ホルムアルデヒド系)。
縮合反応させたメラミンとホルムアルデヒドに触媒を加えたシロップ状の水溶液。単体では沈殿や結晶化を起こしやすいため、ユリア樹脂との共縮合(MUF)やフェノール樹脂との共縮合(MPF)、さらにメラミン・フェノール・ユリア共縮合(MPUF)をさせた改良したものが主流。50 - 60℃程度に加熱して硬化・接着させる。耐久性および耐熱性に優れるため、屋外用合板など木材用接着剤として使われる。
ユリア樹脂系接着剤(Urea resin adhesives、尿素樹脂接着剤、UF接着剤)は、尿素を主成分とする接着剤。溶液系(水系、ホルムアルデヒド系)。
縮合反応させた尿素とホルムアルデヒドのシロップ状水溶液に少量の塩化アンモニウムを硬化剤として添加して硬化・接着させる。固形分濃度により濃縮型と未濃縮型に区分される。固形分60%程度の濃縮型は常温硬化が可能だが、固形分40 - 50%の未濃縮型は固化させるために加熱する必要がある。やや耐久性に劣るが耐水性を持ち、安価かつ作業性が良いため、合板など木材用接着剤として使われる。
レゾルシノール系接着剤(Resorcinol resin adhesives、レゾルシン系接着剤)は、レゾルシノール樹脂またはフェノール・レゾルシノール樹脂を主成分とする接着剤。溶液系(水系、ホルムアルデヒド系)。
レゾルシノールとホルムアルデヒドを酸またはアルカリを触媒として縮合反応させ水やアルコールに溶解させた水溶液に、硬化剤としてパラホルムアルデヒド粉末を添加して硬化・接着させる。常温接着が可能だが、40℃程度に加熱させる方がより良く接着する。比較的高価であり接着面が黒褐色化する点はあるが、耐久性に優れ、木材接着用として合板・木工製品・楽器・木造船などの構造材料などに利用される。
レゾルシノールとホルムアルデヒドをアルカリ性下で縮合反応させ、これにホルマリン・ラテックスなどを加え反応させたRFL(Resorcinol Formaldehyde Latex)の水または溶媒溶液は、タイヤの繊維コードを接着する用途に使われる。
光・紫外線硬化樹脂系接着剤光・紫外線硬化樹脂系接着剤
光硬化樹脂や紫外線硬化樹脂を調整し接着剤としたもので、仮止め後硬化反応を起こす光を浴びせ硬化接着させる。当然広い遮光物に挟まれた面間などには向かない。
化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律第二条第二項、第一種特定化学物質
不特定多数の、しかも常時直接人に触れる可能性の高い家庭用品については、その含有物質について工業用途などと比較すると厳しい制限が施されている。下表は2003年の最新改訂における対象20物質を列記しつつ、特に接着剤関連にあてはまるであろう物質をボールド体で表記している。
2003年に追加された条文は、いわゆるシックハウス症候群の原因物質を規制するために定められた。その骨子は、クロルピリホスの使用禁止と、ホルムアルデヒドを発散する建築資材の使用面積制限(下表)を定めている。これらは原材料のひとつである接着剤の成分にも大きく関連する。
特定化学物質の環境への排出量の把握等及び管理の改善の促進に関する法律(PRTR法)
製造物責任法(PL法)
一般的には接着面は平滑なほうが接着に適している。接着面の油分や水分、塵埃などを除去しておく必要がある。木材やコンクリートは良く乾燥させる。
一般的には被着材の片面にヘラ、コテ、ローラーなどで塗布する。瞬間接着剤の場合は被着材の片面に滴下する。
オープンタイム - オープンタイム(Open time)とは、接着剤を被着材に塗布してから、貼り合わせずに放置しておける許容最長時間。この時間を越えて塗布したままの状態にあった接着剤は充分な接着力を発揮できない。
二液混合型エポキシ系接着剤や第二世代アクリル系接着剤メタルロックなど、2液混合反応硬化の接着剤の場合は、決められた主剤と硬化剤の配合比率で良く撹拌混合する必要がある。
可使時間(Working life、ポットライフ - Pot life) - 主に二液型接着剤において、塗布するために混合した状態から、使用できる許容最長時間。この時間を越えた接着剤は充分な接着力を発揮できない。
硬化(Cure) - JIS K6800において、硬化とは物理的作用または化学反応によって接着剤の成分が固体に変化することを言う。これに対し、;固化;(Hardening, Solidification)とは物理的作用による変化のみを指す。
再活性接着(Reactivation) - 被着材の面に接着剤を塗布した後、再湿や加熱により再び接着性能を発揮させる手法。溶液系接着剤を塗布した切手や封筒の糊口、ワッペンなど固形接着剤を塗布したものなど。
初期接着性(タック - Tack) - 被着材と接触させた直後から結合を生じ、接着力を発揮する性質。硬化後に生じる本来の接着力とは別に、利便性を向上させるために添加剤を加えて機能を付加する。
接着面ではない箇所に付いてしまった接着剤を除去するために専用の除去剤(リムーバー)が用いられることもある。ただし、接着面の材質によっては落とせないこともある。
接着面の剥離には、高浸透性の有機溶媒が用いられる。圧力や温度を適切にした環境に長時間放置し、接着剤の樹脂の化学結合を破壊、もしくは物理架橋を解きほぐし、剥離させる。
同じ種類の接着剤でも、その用途に対応した様々な改良が加えられた品番があり、使用法に応じて選定する必要がある。性状評価とは、選定の指標となる物性の評価項目である。
被着材との濡れ性。接着剤は基本的に、被着体を十分に濡らせる性質が不可欠であり、これは被着体との相性によって変わる。その性能の指標となるものが接触角であり、目視の他に接触角計といわれる装置で測定される。被着体の上に接着剤(液化された状態のもの)を滴下し、接着剤界面のカーブの微分された傾きと、被着体との角度を求める。この角度が小さければ小さいほどよく濡れるとの判定を行う。
粘度粘度(流動性、レオロジー)
粘度は、接着剤を塗布する方法と適合するものを選択する必要がある。壁面へ塗布する場合などでは、ある程度の粘度を持っていなければ接着剤が付着した状態を維持できない。逆にノズルなど機械的に塗布する場合には、高粘度の接着剤は不適となる。
測定には回転粘度計を使用し、単位はmPa・sまたはPa・s(パスカル秒)にて表示する。
構造粘性とは、液体を攪拌した際にその粘度が変化する性質を言う。接着剤は一般に、塗布作業を容易にするために攪拌する速度が増すにつれ粘度が低下する傾向(チキソトロピーthixotropy、揺変性)を持たせているが、特に大量生産用を目的とした自動化を行う場合には、具体的な塗布方法にマッチした構造粘性の特性を持つ品番を選定し作業時のトラブルを低減することが求められる。
水素イオン指数 (pH)
被着材の種類によっては、強酸性または強アルカリ性接着剤が腐食などの影響を及ぼすことがあり、接着剤を選定する際に考慮しなければならない場合がある。
接着力を評価するには、実際に被着材を接着したものを剥がす破壊検査を行なう。接着剤と被着材それぞれの種類や接着条件によって強度は大きく左右されるため、複数の接着剤を評価するに当っては同一の被着材および条件下で接着した検体を準備しなければならない。
破壊を伴わない接着剤の検査には打法(タッピング法)もしくは超音波などを使用した透過測定法がある。
物同士をつなぐという本来の性能にその他の機能を付加した接着剤、特殊環境下において使用される接着剤、特殊な接着方法を用いる接着剤などを言う。機能付加の例としては、導電性・電気絶縁性・弾性・耐燃性など。特殊環境の例としては、構造材料・耐熱性・極低温対応・水中硬化・透明・生体用など。特殊な接着方法の例としては、紫外線硬化・電子線硬化・マイクロカプセル型などがある。
メチルエチルケトン(MEK)・トルエンなどの有機溶剤で合成樹脂を溶解融合させたり、アセトンを使い写真フィルムを融着させるなど、溶剤そのものを接着剤として使用する手法。
剥離ライナー剥離ライナー(Release liner、セパレータ - Separator、剥離紙・離型紙または離型フィルム)
シリコン塗布などの剥離処理を施した紙またはフィルムなど。両面テープやフィルム状ホットメルト接着剤などの接着・粘着面を保護し、使用時に剥がす。
一般に、接着剤は多種の素材を複雑に混合させており、特に工業用途においては求められる機能に対応する細かな処方の設計が行われている。このような接着剤それぞれに対応してつけられた商標やナンバーなど。
ブロッキングブロッキング (Blocking)
テープ状接着剤などにおいて、ロールの状態で全体が固まってしまうトラブル。通常テープ状接着剤は塗布基材の背面にブロッキングを起こさない対策が施されているが、経時変化や劣悪な保管状況などにより発生することがある。
ホットメルトホットメルト(Hot melt adhesives、Thermoplastic adhesives)
熱可塑性樹脂成分の固形接着剤を加熱し融解した状態にして流動性を付与(ホットメルト)した上で塗布し、冷却されることにより、物理架橋が起き硬化・接着する。接着速度が速い反面オープンタイムはほとんど無い。作業性の問題などから融点の高い高分子は使用に向かず、結果として耐熱性は低い。接着剤に熱をかけるために、ホットメルトガン・熱プレス機などの装置、溶融塗布機器やアプリケーターなどの設備などが必要となる。離型紙をつけたフィルム状のものは、片面をワッペンやアップリケなどに接着させておき、必要時に離型紙を剥がして衣類にホットメルト接着させるタイプもある。
アロンアルフアブランド ※家庭用はコニシに販売委託。