要旨：本稿では、ラミネート加工における接着剤のレベリング特性の品質への影響について詳細に分析する。さらに、レベリング性能を、接着剤のレベリング特性がレベリングに及ぼす影響を判断するのではなく、「白い斑点」や「気泡」は、接着剤のレベリング性能の評価基準となり得る、ラミネート製品の透明度である。
1.気泡問題と接着剤の水平調整
複合材料の加工において、白い斑点、気泡、透明度の低下はよくある外観上の問題です。多くの場合、複合材料加工業者はこれらの問題の原因を接着剤の塗布不良にあると考えています。
1.1この接着剤はあの接着剤ではありません
複合材料加工業者は、接着剤のレベリング不良と判断した場合、未開封・未使用の接着剤の樽を供給業者に返品したり、供給業者に対して苦情やクレームを申し立てたりすることがある。
なお、レベリング性能が低いと判断された接着剤は、お客様が調製・希釈した特定の粘度を持つ「接着剤作業液」であり、返品された接着剤は未開封の元のバケツ入りの接着剤であることに留意されたい。
この2つの「接着剤」のバケツは、全く異なる概念であり、異なるものです！
1.2 接着剤のレベリングに関する評価指標
接着剤のレベリング性能を評価するための技術的指標は、粘度と表面濡れ張力であるべきである。あるいは、「接着剤の流動性」とは、「接着剤の流動性」と「接着剤の濡れ性」の組み合わせであると言えるだろう。
室温における酢酸エチルの表面濡れ張力は約26mN/mである。
複合材料加工分野で使用される溶剤系ポリウレタン接着剤の原液濃度（固形分濃度）は、一般的に50%～80%です。複合材料加工を行う前に、これらの接着剤を20%～45%程度の作業濃度に希釈する必要があります。
希釈接着剤作業溶液の主成分は酢酸エチルであるため、希釈接着剤作業溶液の表面濡れ張力は、酢酸エチル自体の表面濡れ張力に近くなる。
したがって、使用する複合材基材の表面濡れ張力が複合材加工の基本要件を満たしていれば、接着剤の濡れ性は比較的良好となる。
接着剤の流動性を評価する指標は粘度です。複合材料加工の分野では、いわゆる粘度（すなわち作動粘度）とは、特定の粘度カップを用いて測定した、接着剤の作動液が粘度カップから流れ出るまでの時間（秒）を指します。異なるグレードの原液バケツ接着剤から調製した接着剤の作動液は、同じ「作動粘度」を持ち、その「作動液」は同じ「接着剤流動性」を持つと考えることができます。
その他の条件が同じ場合、同じフレームタイプの接着剤で調製した「作動液」の「作動粘度」が低いほど、「接着流動性」が優れている。
より具体的に言うと、いくつかの異なるグレードの接着剤について、希釈した作業溶液の粘度が15秒であれば、これらのグレードの接着剤で調製した作業溶液は同じ「接着剤レベリング」特性を持つ。
1.3接着剤のレベリング特性は接着剤の作動液の特性である
アルコールの中には、開封直後は粘性のある液体にならず、流動性のないゼリー状の塊になるものがあります。そのため、適切な濃度と粘度の接着剤を得るには、適切な量の有機溶剤で溶解・希釈する必要があります。
接着剤のレベリング性能は、希釈されていない原液の接着剤を評価するのではなく、特定の「作業濃度」に調合された作業溶液を評価するものであることは明らかである。
したがって、接着剤のレベリング不良を、特定のブランドの純正バケツ入り接着剤の一般的な特性に起因するものと考えるのは誤りです。
2.接着剤のレベリングに影響を与える要因
しかし、希釈した接着剤作業溶液の場合、接着剤の水分量には確かに違いがあります。
前述のとおり、接着剤のレベリング性能を評価する主な指標は、表面濡れ張力と作動粘度です。表面濡れ張力は、従来の作動濃度範囲内では大きな変化を示しません。したがって、接着剤のレベリング不良の本質は、塗布工程中に何らかの要因によって接着剤の粘度が異常に上昇し、レベリング性能が低下することにあると言えます。
接着剤の塗布中に粘度が変化する原因となる要因は何ですか？
接着剤の粘度変化を引き起こす主な要因は2つあります。1つは接着剤の温度、もう1つは接着剤の濃度です。
通常、流体の粘度は温度の上昇とともに低下する。
各種接着剤メーカーが提供する取扱説明書には、通常、回転式粘度計または粘度カップを用いて、液温20℃または25℃（すなわち、接着剤溶液自体の温度）で測定した接着剤溶液の粘度値（希釈前および希釈後）が記載されています。
お客様側では、接着剤と希釈剤（酢酸エチル）の原液が入った容器の保管温度が20℃または25℃より高いか低いかによって、調製後の接着剤の温度も20℃または25℃より高いか低いかが決まります。当然ながら、調製後の接着剤の実際の粘度も、取扱説明書に記載されている粘度よりも低くなります。冬期には、調製後の接着剤の温度が5℃を下回る場合があり、夏期には、調製後の接着剤の温度が30℃を超える場合もあります。
酢酸エチルは極めて揮発性の高い有機溶媒であることに注意が必要である。酢酸エチルの揮発過程では、接着剤溶液や周囲の空気から大量の熱を吸収する。
現在、複合材加工機のラミネートユニットのほとんどは開放型で、局所排気装置を備えているため、接着剤ディスクやバレルから大量の溶剤が蒸発します。観察によると、一定期間の運転後、接着剤トレイ内の接着剤作動液の温度が周囲の周囲温度より10℃以上低くなる場合があるとのことです。
接着剤の温度が徐々に低下するにつれて、接着剤の粘度は徐々に上昇する。
したがって、溶剤系接着剤のレベリング性能は、装置の稼働時間が長くなるにつれて徐々に低下する。
つまり、溶剤系接着剤のレベリングの安定性を維持したい場合は、粘度コントローラーなどの同様の手段を用いて、塗布工程全体を通して接着剤の粘度を安定させる必要があります。
3. 接着剤のレベリング結果が適切かどうかの評価指標
接着剤のレベリング結果の評価は、特定の段階における複合製品の特性であるべきであり、接着剤のレベリング結果とは、接着剤を塗布した後に得られる結果を指します。自動車の「設計上の最高速度」が製品の特性であるのと同様に、特定の条件下での道路上での車両の実際の走行速度は、別の結果です。
良好なレベリング性能は、良好なレベリング結果を得るための基本的な条件です。しかし、接着剤のレベリング性能が優れているからといって、必ずしも良好なレベリング結果が得られるとは限りません。また、接着剤のレベリング性能が低い場合（例えば、粘度が高い場合）でも、特定の状況下では良好なレベリング結果が得られることもあります。
4. 接着剤のレベリング結果と「白い斑点」や「気泡」現象との相関関係
複合材製品において、「白い斑点、気泡、透明度」といった不具合は、望ましくない結果の典型例です。これらの問題には多くの原因がありますが、接着剤のレベリング不良はその一つに過ぎません。しかし、接着剤のレベリング不良の原因は、接着剤のレベリング不良だけではありません。
接着剤のレベリングが不十分な場合、必ずしも「白斑」や「気泡」が発生するとは限りませんが、複合フィルムの透明度に影響を与える可能性があります。複合材基材の微細な平坦性が悪い場合、接着剤のレベリングが良好であっても、「白斑」や「気泡」が発生する可能性があります。
投稿日時：2024年1月17日