ポリアミド6(PA6)をマトリックス樹脂とする炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(CFRTP)は,優れた機械的特性を有し,近年注目されている材料である。しかし一方で,PA6は吸水性が高く弾性率が大幅に低下するため,CF/PA6 複合材は高湿環境下での強度低下が著しいことが課題であった。そこで本研究では,CF/PA6 の外層に低吸水ポリマーを積層し接着することでPA6の吸水を防ぎ,高湿環境下でのCFRTP の強度低下抑制を目指した。異種ポリマー同士の接着は困難であるため,接着性改良のために効果的な表面処理条件を検討した。具体的には,PA6 と類似の化学構造を有する低吸水ポリマーであるPA12を用い,PA6との接着改善手法として紫外線(UV)照射による表面改質を試みた。その結果,PA12シートへの UV照射が効果的であることがわかった。更に,CF/PA6複合材表面にUV 照射したPA12シートを外層材料として積層し接着することで積層板全体の吸水率が低減され,機械的特性の低下抑制に成功した。
Polymer adhesives are widely used to assemble various materials in products. For recycling, highly efficient and selective methods to disassemble the materials are required. In this review, debonding methods of polymer adhesives using physical stimuli, such as electrical pulsed discharge, microwave and induction heating, are presented. Electrical pulsed discharge method is a promising technique to debond polymeric adhesives from metals for material recycling. In this approach, a pulsed discharge with a high voltage is applied to the system over a short time, then thermal stress and rapid expansion of gasified materials leads to debond the adherend material. To achieve successful debonding, the addition of conducting fillers, such as carbon black, was effective. Microwave and induction heating can selectively raise the temperature of certain materials, such as semiconductive silicon cell and metal in polymeric materials, respectively. These localized heating methods can debond the polymer adhesive more quickly with less energy consumption than heating the entire product. These methods input a large amount of energy locally and can be applied to the dismantling of stronger structural adhesives in a variety of products, including electric vehicles parts, photovoltaic panels and polymer/metal insert moldings.
接着剤の主要な構成元素は炭素,窒素,酸素などの軽元素である。本稿では,軽元素の化学状態分析に感度の高い放射光軟X 線を用い,炭素繊維複合材やエンジニアリングプラスチックの接着接合界面の局所化学状態分析を行った。特に,軟X 線の集光ビームを利用することで,接着界面の物理的構造を可視化し,微小領域の化学状態を直接評価した。プラズマ前処理を施したポリエーテルエーテルケトンとエポキシ系接着剤の界面では,プラズマ処置で導入されたカルボキシ基が,接着剤との共有結合の形成に寄与していることを示唆する結果を得た。炭素繊維複合材と接着剤の界面では,界面領域での共有結合分布の可視化に成功し,アンカー結合と共有結合が共存していることが示唆される結果を得た。今後,界面化学状態と力学特性の相関を明らかにすることで,接着メカニズムとその制御指針の解明が期待される。