JP4644455B2 - 接着体の分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、接着剤層によって互いに接合（接着）された一対の被着体からなる接着体をリサイクルするためなどに、一対の被着体を互いに分離する接着体の分離方法に関する。

接着剤の持つ本来の機能は「物質と物質を接合すること」である。接着剤を接合に利用する「接着」には様々な長所を有している（例えば、応力が均一に分散する、異種材料の接続が可能、重量を軽くする等）。反面、接着剤を用いて一対の被着体を接合（接着）すると、前記接着剤などからなりかつ一対の被着体を互いに接合した接着剤層の解体が困難であるという短所を有している。

前述したように、接着剤を用いて、一対の被着体を互いに接合する接合方法は、建築材料、自動車の各部品、事務用品、家電製品、エレクトロニクス製品などの、非常に多くの分野で用いられている。近年、これら製品には、環境問題、資源枯渇問題などの観点から前述した被着体のリサイクルを行うことが求められている。

前述したように、接着剤により互いに接合された一対の被着体をリサイクルする際には、勿論、一対の被着体を互いに分離しなければならない。接着剤で接合した接着体の分離方法として、従来から以下に示す方法が行われている。

前述した接着剤層を構成する接着剤として、主成分が熱可塑性樹脂である接着剤を用いた場合、まず、接着剤層を加熱することにより軟化させ、接着剤層の機械的な強度を低下させる。その後、被着体同士を分離した後、これらの被着体など回収する方法が行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

特許文献１には、酢酸ビニル樹脂を主成分として金属石鹸及びワックスを含有したエマルジョン型接着剤を用いて、一対の被着体を接合した際に、これらの被着体を分離する剥離方法が記載されている。特許文献１には、前述したエマルジョン型接着剤の熱軟化点まで接着体を加熱した後、一対の被着体を互いに剥離する方法が示されている。特許文献１には、エマルジョン型接着剤の熱軟化点まで加熱する手段として、ヒータ内蔵のプレス板を用いる。このプレス板を加熱状態で前述した被着体に接触させることで、エマルジョン型接着剤を加熱する方法が示されている。

特許文献２には、熱可塑性樹脂を含んだ接着剤を用い、この接着剤を金属板からなる被着体に塗布して、塗膜を形成し、該塗膜で一対の被着体を互いに接合してなる金属板接合体の分離方法が示されている。特許文献２には、金属板接合体を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱した後、一対の被着体を分離する方法が示されている。加熱方法としては、高周波誘導加熱（誘導加熱ともいう）、直接抵抗加熱などの前述した金属板の電気抵抗を利用して、短時間加熱する方法が示されている。

さらに、圧電振動子に電圧を印加することにより生じる超音波振動を、カッタ刃に伝搬させて、この超音波振動するカッタ刃を一対の被着体間で硬化した接着剤からなる接着剤層に接触させて、一対の被着体を互いに分離する接着体の分離方法が用いられている（特許文献３参照。）。特許文献３には、前述したカッタ刃を直接接着剤層に接触させて、加圧することにより発生する摩擦熱で、前記接着剤層を軟化または溶融させる。そして、カッタ刃で接着剤層を切断して、被着体を互いに分離して、回収する方法が示されている。
特開平８−３２５５３０号公報 特開２００２−２４０１９０号公報 特開平１０−２０２６５７号公報

前記の熱可塑性樹脂を主成分とする接着剤では、その性質から耐熱性に乏しかったり、基本的な接着強度が低いため、適用範囲は限られてしまう。また、前述した特許文献１及び特許文献２に示された方法では、熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いて、互いに接合された被着体を分離することはできない。また、上記の特許文献１及び特許文献２に示された方法では、接着剤層を被着体毎加熱する工程が必須となり、発泡無機材料などからなる熱伝導性の低い被着体に適用しにくい。このように、接着剤のみを選択的に加熱できない場合、熱劣化（加熱することにより、機械的な強度などが低下することなど）する被着体には適用できないといった問題点もある。

また、前述した特許文献３に記載の超音波振動するカッタ刃を用いた分離方法では、一対の被着体それぞれが硬い（弾性変形しにくい）場合、接着剤層の切断が進行するにしたがってカッタ刃を接着剤層に接触し続けておくことが困難になる。このように、前述した特許文献３に記載の方法では、カッタ刃の接触できる範囲内でしか接着剤層を切断できない。さらに、被着体の形状が複雑であったり、該被着体が大型である場合、物理的に切断するため作業工数や時間を労するといった問題がある。

したがって、本発明の目的は、環境温度に影響されることなく優れた接着力を保持し、貯蔵安定性に優れ、幅広い被着体の選択範囲を有する接着剤を使用して、互いに接合された一対の被着体を容易で確実に分離できる接着体の分離方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の接着体の分離方法は、接着剤層により互いに接着された一対の被着体を備えた接着体の一対の被着体を互いに分離する方法において、圧電振動子の振動により超音波振動する一対の工具ホーン間に前記接着体を挟み、前記圧電振動子に電圧を印加して、この圧電振動子を超音波振動させて、当該超音波振動を前記一対の被着体のそれぞれに接触する工具ホーンを介して前記接着剤層に伝えることにより、前記一対の被着体を互いに分離することを特徴としている。

請求項２に記載の本発明の接着体の分離方法は、請求項１に記載の接着体の分離方法において、前記超音波振動が、前記一対の被着体が互いに重なる方向に沿って振動することを特徴としている。

請求項３に記載の本発明の接着体の分離方法は、請求項１に記載の接着体の分離方法において、前記超音波振動が、前記一対の被着体が互いに重なる方向に対し直交する方向に沿って振動することを特徴としている。

請求項４に記載の本発明の接着体の分離方法は、請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載の接着体の分離方法において、前記接着剤層が反応型接着剤からなることを特徴としている。

則ち、本発明の発明者らは、接着体の分離方法則ち接着剤層の剥離方法として、被着体の致命的な損傷を防ぎ、さらに被着体で隠れて見えない接着剤層を短時間で剥離できる手法を鋭意検討した。接着剤からなる接着剤層の破壊は、この接着剤層を単純に加熱することができれば容易である。しかしながら、接着剤層毎接着体を単純に加熱すると、被着体をも壊してしまう。従って、被着体が壊されない様に接着剤層にエネルギーを伝えなければならない。

ここで、本発明の発明者らは、被着体と接着剤層との界面（以下、接着界面という）または接着剤層に短時間で高エネルギーを付与できるものとして「振動」に着目した。「振動」とはマクロな振動とミクロな振動がある。前者は手でゆすったり、加振器を用いるようなものであり、後者は超音波振動を指す。そして、本発明は、如何に超音波エネルギーを利用し、剥離の必要な部分に集中的に印加するかに技術の本質がある。そこで、本発明者らは鋭意検討の結果、次の事項を見いだした。

即ち、本発明は、接着剤層により接着された被着体の一方または両方を介して、接着剤層に超音波振動を作用させることより、被着体と接着剤層を容易に剥離することができる接着体の分離方法である。

請求項１に記載の本発明の接着体の分離方法によれば、被着体を介して接着剤層に超音波振動を効率よく伝えることができるため、致命的な被着体の損傷を抑え、短時間で効率よく、接着体の被着体を分離することができる。また、本発明で用いられる接着剤には熱硬化性のものが使用できるため、本発明の適用範囲は実用的で非常に広い。

工具ホーンを介して、超音波振動を作用させる。これにより、一対の被着体間の接着剤層に確実に超音波振動を付与できる。

請求項２に記載の本発明の接着体の分離方法によれば、一対の被着体が互いに重なる方向に沿って、超音波振動が振動する。これにより、一対の被着体間の接着剤層の機械的な強度を確実に低下させることができる。また、一対の被着体が互いに重なる方向に沿って、超音波振動が振動するので、特に、合成樹脂からなる被着体同士を分離する際に、接着剤層の機械的な強度を確実に低下させることができる。

請求項３に記載の本発明の接着体の分離方法によれば、一対の被着体が互いに重なる方向に対し直交する方向沿って、超音波振動が振動する。これにより、一対の被着体間の接着剤層の機械的な強度を確実に低下させることができる。また、一対の被着体が互いに重なる方向に対し直交する方向に沿って、超音波振動が振動するので、特に、金属からなる被着体同士を分離する際に、接着剤層の機械的な強度を確実に低下させることができる。

請求項４に記載の本発明の接着体の分離方法によれば、接着体が、反応型接着剤を用いる。このため、反応型接着剤則ち２液混合型、熱硬化型、湿気硬化型、光反応型等の接着剤からなる接着剤層を有した接着体の一対の被着体の分離が可能となる。また、接着体が、反応型接着剤を用いるので、熱可塑性樹脂からなる接着剤より適用範囲が広い。このため、より適用範囲の広い接着体の一対の被着体の分離が可能となる。

本発明でいう超音波振動とは、電気的なエネルギーを機械的な振動に変換した振動をいう。例えば、圧電振動子に電圧を印加して、この圧電振動子が振動することにより、超音波振動は、発生する。そして、超音波振動は、被着体が互いに近づく方向に接着体を加圧する工具ホーンに伝えられ、この工具ホーンを介して、被着体の一方または両方を介して接着剤層に伝播されるものである。

被着体を介して接着剤層に伝播された超音波振動は、接着剤層にてエネルギー励起され接着剤層のみを破壊する。従って、接着剤層のみに選択的にエネルギーを集中できる。このため、被着体の致命的な損傷を防ぎ、被着体同士を分離することができる。本発明による超音波振動の伝播を促進させるには、発振周波数、発振時間、発振振幅、縦振動や横振動が重要な因子となる。従って、被着体や接着剤層の大きさや厚さ、材質によって大きく作用されるので、実施される条件によって決定されるのが好ましい。なお、縦振動とは、工具ホーンに接触する接着体の被着体が互いに重なる方向に沿って、圧電振動子則ち工具ホーンが振動することを示している。また、横振動とは、工具ホーンに接触する接着体の被着体が互いに重なる方向に対し直交（交差）する方向に沿って、圧電振動子則ち工具ホーンが振動することを示している。

本発明の超音波振動の印加時間は１秒以下ないし数秒であるのが望ましい。これにより、オーブンなどの単純に被着体毎接着剤層を加熱する手段や超音波振動するカッタ刃などで物理的に接着剤層を切断する手段より、所要時間が短く、効率がよい。また、単純に被着体毎接着剤層を加熱する手段において懸念される熱劣化等による被着体の致命的な損傷（加熱による機械的な強度の低下）もない。

また、本発明の方法にて、接着体に縦振動の超音波振動を付与した場合、同じ条件で横振動の超音波振動を付与した場合よりも、接着剤層が一対の被着体を互いに接合し続ける強度の低下の割合は大きい。則ち、縦振動の超音波振動は、横振動の超音波振動より、一対の被着体間の接着剤層の機械的な強度をより低下できる。

本発明でいう接着剤層を構成する接着剤としては特に限定されないが、その性質上、大きく分類すると非反応型と反応型に区別することができる。上記非反応型とは接着剤層中での化学的反応による結合が生じないタイプのものを意味し、反応型とは二次元、三次元的を問わず反応後の化学的結合が生じるタイプのものを意味する。

上記非反応型としては例えば酢酸ビニル樹脂系（エマルジョン型、溶剤型を含む）、ポリビニルアルコール系、ポリビニルアセタール系（ブチラール、ホルマールを含む）、塩化ビニル系、アクリル樹脂系（エマルジョン型、シアノアクリレート型を含む）、ポリアミド系、ポリエチレン系、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）系接着剤、クロロプレンゴム系（溶剤型、ラテックス型を含む）、ニトリルゴム系（溶剤型、ラテックス型、フィルム型を含む）、スチレンブタジエンゴム系（溶剤型、ラテックス型を含む）、ＳＩＳゴム系、ＳＢＳゴム系、ＳＥＢＳゴム系、ＳＥＰＳゴム系等が挙げられる。

また、上記反応型接着剤としては、ユリア樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、レゾルシノール系、エポキシ樹脂系、ポリウレタン系、ポリサルファイド系（エポキシ混合型、シーラント型を含む）等の２液硬化型接着剤；ポリイミド系、ポリベンゾイミダゾール系等の熱硬化型接着剤；ポリウレタン系、シリコーンゴム系、変性シリコーン系等の湿気硬化型接着剤等が挙げられる。他にも、紫外線、電子線等で架橋反応を起こしたり、逆に嫌気条件でのみで硬化するものも挙げられる。

上記接着剤は、２種類以上を併用しても良い。また、上記非反応型に分類された接着剤においても、特殊な状況により反応を伴う場合があり、その場合には反応型として扱うものとする。

上記接着剤の中でも反応型接着剤を用いることが本発明の方法には特に好ましい。従来の手法では熱可塑型接着剤しか効率良い接着体の分離は行えない。しかしながら、熱可塑型接着剤はその特性ゆえに常態接着力や耐熱性が乏しいという欠点を有していた。本発明の方法によると反応型接着剤でも剥離が可能となった。上記反応型接着剤としては例えば２液成分の化学反応によって硬化するエポキシ系や熱以外にも湿気（水分）を必要とするポリウレタン系、シリコーンゴム系、変成シリコーン系等が挙げられる。他にも紫外線、電子線等で架橋反応を起こしたり逆に嫌気条件でのみで硬化するものも挙げられる。特に、変成シリコーン系とエポキシ系の併用は粘弾性の適宜設計変更が自由に行い易いという点で好ましい。

上記接着剤の中でも反応型接着剤を用いることが好ましいことの理由は、超音波振動の性質上、上記反応型接着剤に本発明の剥離方法を使用した場合、硬化接着後に耐熱性や強度が向上するという特性を活かしながら剥離時に簡易的且つ被着体の損傷がないという点で特に有効である。

さらに、上記接着剤中に熱膨張性中空微粒子を混入したものも適用することが出来る。この場合、発泡無機材料等の熱伝導性の悪い被着体同士も確実に分離することが出来ると共に、加熱することにより機械的な強度などが低下しやすい則ち熱劣化し易い被着体同士も、熱劣化することなく確実に分離が可能となる。

本発明で言う被着体とは、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、鉄、チタン、シリコンなどの金属からなる物品や、陶器（陶磁器）、スレートなどの無機系の物質（無機化合物）からなる物品や、さらにポリカーボネイト、アクリル樹脂、ＡＢＳ（Acrylonitrile-butadiene-styrene）樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミドなどの有機系の物質（有機化合物）からなる物品、さらには木材、ＭＤＦ、パーチクルボードなどの木質の物質からなる物品を示している。被着体とは、前述した各種の物質からなり、建築材料、自動車の各部品、事務用品、家電製品、エレクトロニクス製品などの各種の部品（主に構造部品）などをなしている。

上述のように請求項１に記載の本発明は、超音波振動を接着剤層に伝播し接着剤層を破壊または接着剤層の強度の低下を引き起こし、被着体の剥離を可能とする。通常の加熱による接着剤層の破壊と違い、被着体を同時に加熱するのではなく接着剤層に集中してエネルギーを印加できる。これにより、環境温度に影響されることなく優れた接着力を保持し貯蔵安定性に優れ幅広い被着体２の選択範囲を有する接着剤（則ち熱硬化性や反応型の接着剤）を使用して、互いに接合された一対の被着体２を容易で確実に分離できる。

また、被着体を同時に加熱するのではなく接着剤層に集中してエネルギーを印加できるので、致命的な被着体の損傷を抑え、短時間で効率よく、接着体の被着体を互いに分離することができる。さらに、本発明で用いられる接着剤層を構成する接着剤には熱硬化性のものを使用できるため、本発明の適用範囲は実用的で非常に広い。

さらに、被着体を同時に加熱しないので、被着体の材質の選定の自由度が大きい。

一対の被着体間の接着剤層に確実に超音波振動を付与できるので、接着体の一対の被着体を確実に分離できる。

請求項２に記載の本発明は、一対の被着体間の接着剤層の機械的な強度を確実に低下させることができるので、接着体の特に合成樹脂からなる一対の被着体を確実に分離できる。

請求項３に記載の本発明は、一対の被着体間の接着剤層の機械的な強度を確実に低下させることができるので、接着体の特に金属からなる一対の被着体を確実に分離できる。

請求項４に記載の本発明は、耐熱接着、接着力に優れた熱硬化型接着剤からなる接着剤
層を有した接着体に適用でき、さらに短時間で接着剤層と被着体とを剥離することができる。粉塵や騒音を発生せずに短時間で、剥離でき、今後のリサイクル事業の発展、さらにはリサイクルの促進に大きく寄与するものである。

以下に、本発明の一実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。本発明の第１の実施形態にかかる接着体の分離方法は、図１及び図２に示す接着体１の一対の被着体２を、図３に示す超音波振動付与装置３（超音波溶着装置や超音波接合装置や超音波溶接装置ともいう）を用いて、互いに分離する方法である。

接着体１は、図１及び図２に示すように、一対の被着体２と、接着剤層４とを備えている。被着体２は、図示例では、平板状に形成されている。被着体２は、上述した製品などの各種の部品（主に構造部品）などをなしている。被着体２は、上述した物質からなる。

接着剤層４は、一対の被着体２間に設けられ、これらの被着体２を互いに接合している。接着剤層４は、液状、ゾル状、ゲル状の周知の接着剤が、一対の被着体２間で硬化して得られる。接着剤は、一対の被着体２を互いに接合する。このため、接着剤層４は、周知の接着剤からなる。

接着剤層４を構成する接着剤として、上述したものを用いることができる。

さらに、前述した接着剤層４を構成する接着剤として、前述した接着剤に熱膨張性中空微粒子を混入したものも適用することができる。この場合、発泡無機材料などの熱伝導性の悪い被着体同士も確実に分離することができるとともに、加熱することにより機械的な強度などが低下しやすい則ち熱劣化し易い被着体同士も、熱劣化することなく確実に分離できる。

超音波振動付与装置３は、図３に示すように、駆動源としての圧電振動子５と、工具ホーン６と、アンビル７と、図示しない加圧機などを備えている。圧電振動子５は、図示しない電源などにより印加されて例えば周波数が１０ｋＨｚから８０ｋＨｚの超音波振動する。このとき、圧電振動子５は、図３中の矢印Ｚまたは矢印Ｘに沿って、超音波振動する。

なお、矢印Ｚは、工具ホーン６とアンビル７との間に挟まれる接着体１の一対の被着体２が互いに重なる方向をなしている。また、矢印Ｘは、前記矢印Ｚに対し直交（交差）する方向をなしており、工具ホーン６とアンビル７との間に挟む接着体１の一対の被着体２の表面に沿っている（と平行である）。本明細書では、前記矢印Ｚに沿って圧電振動子５が振動することを縦振動と呼び、前記矢印Ｘに沿って圧電振動子５が振動することを横振動と呼ぶ。

また、超音波振動とは、圧電振動子５に電圧を印加して、この圧電振動子５が振動するなどして、電気的なエネルギーを機械的な振動に変換して得られる振動をいう。

工具ホーン６は、圧電振動子５に取り付けられている。このため、圧電振動子５の超音波振動により、工具ホーン６は、矢印Ｚまたは矢印Ｘに沿って振動する。アンビル７は、工具ホーン６と間隔をあけて相対している。アンビル７は、工具ホーン６との間に、被剥対象物としての接着体１を挟む。加圧機は、工具ホーン６とアンビル７とを互いに近づく方向に加圧する。加圧機は、工具ホーン６とアンビル７とを加圧する加重値（圧力値）を変更できる。

超音波振動付与装置３は、工具ホーン６と、アンビル７との間に被剥対象物としての接着体１を挟む。このとき、工具ホーン６とアンビル７とが相対する方向が、接着体１の一対の被着体２が互いに重なる方向と平行になるように、工具ホーン６とアンビル７との間に接着体１を挟む。また、工具ホーン６は、勿論、接着体１の一対の被着体２のうち一方の被着体２に接触する。

そして、超音波振動付与装置３は、加圧機で工具ホーン６とアンビル７とを互いに近づける方向に加圧した状態で、圧電振動子５に電圧を印加して超音波振動させて、この超音波振動を工具ホーン６に伝える。そして、超音波振動付与装置３は、工具ホーン６とアンビル７との間に挟んだ被剥対象物としての接着体１に例えば周波数が１０ｋＨｚから８０ｋＨｚの超音波振動を与える。このように、超音波振動付与装置３は、圧電振動子５に印加して、この圧電振動子５を振動させることにより、超音波振動を発生させる。そして、超音波振動付与装置３は、一対の被着体２のうち一方に接触する工具ホーン６を介して、超音波振動を更に前記工具ホーン６に接触する一方の被着体２に伝え、この被着体２を介して、接着剤層４に作用させる。

前述した超音波振動付与装置３を用いて、接着体１の一対の被着体２を互いに分離する際には、図３に示すように、工具ホーン６とアンビル７との間に接着体１を挟む。そして、加圧機で加圧した後、圧電振動子５に印加して、超音波振動を発生させる。発生した超音波振動は、工具ホーン６を介して、一方の被着体２に伝えられる。このとき、加圧機により、工具ホーン６とアンビル７とが互いに近づく方向に加圧されているため、前記超音波振動により、工具ホーン６と一方の被着体２とが一体となって、振動する。すると、超音波振動により、一対の被着体２が相対的に移動して、接着剤層４が加熱されて、接着剤層４を破壊または接着剤層４の機械的な強度の低下を引き起こす。

このように、工具ホーン６と一方の被着体２を介して、超音波振動は、接着剤層４に付与（作用）される。そして、超音波振動付与装置３の圧電振動子５の振動と、加圧機による加圧を停止して、工具ホーン６とアンビル７との間から接着体１を取り外す。

そして、接着剤層４が機械的な強度を低下しても、一対の被着体２を互いに接合している場合には、図４中の矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って、一対の被着体２を、互いに離れる方向に移動する。なお、矢印Ｋ１，Ｋ２は被着体２の表面と平行である。そして、接着剤層４が破断して、一対の被着体２が互いに分離する。このように、本発明の接着体１の分離方法は、接着剤層４により接着された被着体２のうち一方の被着体２を介して接着剤層４に超音波振動を作用させることより、被着体２と接着剤層４を容易に剥離して、一対の被着体２を容易に分離できるようにしている。

本実施形態によれば、工具ホーン６を接着体１の被着体２に接触させて、この工具ホーン６を超音波振動させる。このため、工具ホーン６及び一方の被着体２を介して、接着剤層４に超音波振動を効率よく伝えることができる。超音波振動を接着剤層４に伝播し接着剤層４を破壊または接着剤層４の強度の低下を引き起こし、被着体２の剥離を可能とする。

このため、致命的な被着体２の損傷を抑え、短時間で効率よく、接着体１の被着体２を互いに分離することができる。通常の加熱による接着剤層４の破壊と違い、被着体２を同時に加熱するのではなく接着剤層４に集中して超音波振動などのエネルギーを付与できることから、被着体２の損傷を抑えることができ、該被着体２を構成する材質の自由度が大きい。

また、本発明で用いられる接着剤層４を構成する接着剤には上述のものを使用できるため、本発明の適用範囲は実用的で非常に広い。

また、工具ホーン６を介して、超音波振動を作用させる。これにより、一対の被着体２間の接着剤層４に確実に超音波振動を付与できる。これにより、接着体１の一対の被着体２を確実に分離できる。

また、矢印Ｚに沿って、工具ホーン６を超音波振動させる際には、一対の被着体２が互いに重なる方向に沿って、工具ホーン６などが振動する。これにより、一対の被着体２間の接着剤層４の機械的な強度を確実に低下させることができる。これにより、接着体１の一対の被着体２を確実に互いに分離できる。

接着体１が、接着剤層４を構成する接着剤として、上述の反応型接着剤を用いた場合、接着体１の一対の被着体２の分離が可能となる。また、接着体１が、反応型接着剤を用いる場合、熱可塑性樹脂からなる接着剤より強度、耐熱性が高いため適用範囲が広い。このため、より適用範囲の広い接着体１の一対の被着体２の分離が可能となる。

これにより、耐熱接着、接着力に優れた反応型接着剤に適用でき、さらに短時間で接着剤を剥離することができる。また、粉塵や騒音を発生せずに短時間での剥離は、今後のリサイクル事業の発展、さらにはリサイクルの促進に大きく寄与するものである。

前述した実施形態では、超音波振動付与装置３は、工具ホーン６とアンビル７との間に接着体１を挟んで、この接着体１の接着剤層４に超音波振動を付与している。しかしながら、本発明では、図５に示すように、超音波振動付与装置３に、アンビル７を設けずに、工具ホーン６を一対設けても良い。そして、超音波振動付与装置３は、これらの一対の工具ホーン６間に接着体１を挟んで、この接着体１の接着剤層４に超音波振動を付与しても良い。勿論、図５に示す超音波振動付与装置３の工具ホーン６は、それぞれ圧電振動子５に取り付けられている。工具ホーン６は、それぞれ、これら圧電振動子５に電圧を印加することにより発生する超音波振動により、矢印Ｚまたは矢印Ｘに沿って超音波振動する。

図５に示す超音波振動付与装置３を用いる際には、工具ホーン６間に接着体１を挟む。そして、それぞれの圧電振動子５に電圧を印加して、これらの圧電振動子５を超音波振動させる。双方の工具ホーン６が超音波振動して、これらの工具ホーン６が被着体２とともに超音波振動する。すると、超音波振動により、一対の被着体２が相対的に移動して、接着剤層４が加熱されて、接着剤層４を破壊または接着剤層４の強度の低下を引き起こす。

そして、接着剤層４が機械的な強度を低下しても、一対の被着体２を互いに接合している場合には、図４中の矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って、一対の被着体２を、互いに離れる方向にこれらの被着体２の長手方向に沿って移動して、一対の被着体２を互いに分離する。矢印Ｋ１，Ｋ２は、被着体２の長手方向に沿っている。このように、本発明では、一対の工具ホーン６をそれぞれ接着体１の被着体２に接触させて、一対の被着体２のうち両方を介して、接着剤層４に超音波振動を付与しても良い。また、本発明は、前記一対の被着体２のうち少なくとも一方を介して、接着剤層４に超音波振動を作用することにより、前記一対の被着体２を互いに分離する。

さらに、本発明では、図６に示すように、超音波振動付与装置３に、工具ホーン６を一つのみ設けても良い。超音波振動付与装置３は、一つの工具ホーン６で、接着体１の接着剤層４に超音波振動を付与しても良い。勿論、図６に示す超音波振動付与装置３の工具ホーン６は、圧電振動子５に取り付けられている。工具ホーン６は、圧電振動子５に電圧を印加することにより発生する超音波振動により、矢印Ｚまたは矢印Ｘに沿って超音波振動する。

次に、本発明の発明者らは、本発明の接着体の分離方法の効果を、以下のように確かめた。まず、以下の表１に示すように、超音波振動を接着剤層４に付与した本発明品１、本発明品２及び本発明品３と、他の手段を用いて被着体２を分離した比較例１、比較例２、比較例３及び比較例４とを比較した。

前述した表１中の本発明品１は、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生した。その後、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、縦振動（矢印Ｚ）、圧電振動子５の印加時間を１秒として、超音波振動を付与した。その後、接着体１の被着体２を図４中の矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って互いに分離した。このときの力（接着剤層４の剪断力）を測定した。

前述した表１中の本発明品２は、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２に銅（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生した。その後、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、横振動（矢印Ｘ）、圧電振動子５の印加時間を２秒として、超音波振動を付与した。その後、接着体１の被着体２を図４中の矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って互いに分離した。このときの力（接着剤層４の剪断力）を測定した。

前述した表１中の本発明品３は、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×５０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生した。その後、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、縦振動（矢印Ｚ）、圧電振動子５の印加時間を１秒として、超音波振動を付与した。その後、接着体１の被着体２を図４中の矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って互いに分離した。このときの力（接着剤層４の剪断力）を測定した。

前述した表１中の比較例１は、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤
（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生した。その後、３００℃の電気炉で接着体１を１分間、加熱処理した。その後、接着体１の被着体２を図４中の矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って互いに分離した。このときの力（接着剤層４の剪断力）を測定した。

前述した表１中の比較例２は、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））に熱膨張性中空微粒子を２０重量部混入したものを用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生した。その後、１５０℃に加熱したオーブンに６０分間放置した。その後、接着体１を取り出して、接着体１の被着体２を図４中の矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って互いに分離した。このときの力（接着剤層４の剪断力）を測定した。

前述した表１中の比較例３は、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×５０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生した。その後、圧電振動子により超音波振動するカッタ刃を直接接着剤層４に当てて、該接着剤層４を切断し、接着体１の一対の被着体２を互いに分離した。

前述した表１中の比較例４は、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×５０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生した。その後、圧電振動子により超音波振動するカッタ刃を直接接着剤層４に当てて切断しようとしたが、被着体２が邪魔となりカッタ刃が接着剤層４の到達できず、接着体１の一対の被着体２を互いに分離できなかった。

また、前述した本発明品１〜３及び比較例１及び２で、接着体１の被着体２を図４中の矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って互いに分離したときの力（接着剤層４の剪断力）を、以下の要件で測定した。測定環境温度を２０℃以下とした。矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って移動（引張る）速度を５０ｍｍ／ｍｉｎとした。

さらに、前述した本発明品１〜３及び比較例１〜４では、超音波振動を付与していない物や、加熱及びカッタ刃による切断を行っていないものの図４中の矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って被着体２を互いに分離したときの力（接着剤層４の剪断力）を前述した条件で測定した。

前述した表１によれば、比較例１〜３及び本発明品１〜３では、それぞれ、超音波振動の付与、加熱及びカッタ刃による切断を行っていないものより、前述した剪断力が著しく低下していることが明らかとなった。このため、比較例１〜３及び本発明品１〜３では、それぞれ、接着体１の被着体２を確実でかつ容易に分離できることが明らかとなった。このように、本発明品１〜３は、被着体２を介して接着剤層４に超音波振動を効率よく伝えることができるため、接着剤層４の機械的な強度を低下できることが明らかとなった。

しかしながら、本発明品１〜３では、被着体２が損傷していないのに対し、比較例１及び３では、被着体２が一部溶融（比較例１）したり、被着体２に傷（比較例３）が生じた。このため、比較例１及び３は、リサイクルの観点から被着体２を分離するのに適さないことが明らかとなった。

また、比較例４では、カッタ刃で接着剤層４を切断できなかった。このため、比較例４は、被着体２を分離するのに適さないことが明らかとなった。さらに、本発明品１〜３の圧電振動子５の印加時間が１又は２秒程度であるのに対し、比較例２では、接着体１をオーブンの中に６０分放置した。このため、比較例２は、本発明品１から３に比較して、接着体１の被着体２の分離にかかる時間が長時間化して、被着体２を分離する作業に適さないことが明らかとなった。

このように、表１によれば、本発明品１〜３は、致命的な被着体２の損傷を抑え、短時間で効率よく、接着体１の被着体２を互いに分離することができることが明らかとなった。

また、本発明の発明者らは、種々の材質からなる被着体２を備えた接着体１に超音波振動を付与して、前述した縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動と横振動（矢印Ｘ）の超音波振動との効果の違いを測定した。結果を以下の表２及び表３に示す。

表２中の接着体Ａは、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを２ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を１秒とし、縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

表２中の接着体Ｂは、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））に熱膨張性中空微粒子を２０重量部混入したものを用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を１秒とし、縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

表２中の接着体Ｃは、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２に銅（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を１秒とし、縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

表２中の接着体Ｄは、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを２ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を２秒とし、横振動（矢印Ｘ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

表２中の接着体Ｅは、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））に熱膨張性中空微粒子を２０重量部混入したもの用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を２秒とし、横振動（矢印Ｘ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

表２中の接着体Ｆは、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２に銅（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を２秒とし、横振動（矢印Ｘ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

表３中の接着体Ｇは、接着剤層４を構成する接着剤に湿気硬化ウレタン系接着剤（エスダイン（商品名）９６１５Ｗ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を１秒とし、縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

表３中の接着体Ｈは、接着剤層４を構成する接着剤にシリコーン系接着剤（積水シリコーンシーラント（商品名、積水化学工業社製）を用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を２．５秒とし、縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

表３中の接着体Ｉは、接着剤層４を構成する接着剤にゴム系ホットメルト接着剤（エスダイン（商品名）９１８９Ｇ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にポリカーボネイト（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を１秒とし、縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

表３中の接着体Ｊは、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にスレート（Slateといい、５０×１０×２ｍｍ）とタイル（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を１秒とし、縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

表３中の接着体Ｋは、接着剤層４を構成する接着剤に変成シリコーン系接着剤（住まいのセキスイボンド（商品名）＃７２−Ａ（積水化学工業社製））を用いている。被着体２にラワン材（５０×１０×２ｍｍ）を用い、接着剤層４の厚みを１ｍｍ、接着面積１ｃｍ²で接着し、２０℃下で１週間養生したものである。そして、図３に示された超音波振動付与装置３を用いて、周波数４０ｋＨｚ、圧電振動子５の印加時間を２秒とし、縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動を付与した。その後、前述した表１と同様に、接着体１の接着剤層４の剪断力を測定した。

また、前述した接着体ＡからＫでは、超音波振動を付与していない物の図４中の矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って被着体２を互いに分離したときの力（接着剤層４の剪断力）を測定した。

表２及び表３によれば、縦振動（矢印Ｚ）及び横振動（矢印Ｘ）いずれの超音波振動を付与した場合においても、超音波振動を付与していないものと比較して前述した接着剤層４の剪断力が低下している。また、縦振動（矢印Ｚ）及び横振動（矢印Ｘ）いずれの超音波振動を付与した場合においても、超音波振動を付与する時間が１秒と短いとともに、被着体２が損傷していない。このため、縦振動（矢印Ｚ）及び横振動（矢印Ｘ）いずれの超音波振動を付与しても、致命的な被着体２の損傷を抑え、短時間で効率よく、接着体１の被着体２を互いに分離することができる。このように、前述した接着体Ａ〜Ｋ則ち本発明は、樹脂、金属、石及び木材などの全ての材質からなる被着体２を介して接着剤層４に超音波振動を効率よく伝えることができるため、接着剤層４の機械的な強度を確実に低下できることが明らかとなった。

また、表２によれば、接着体Ｃの縦振動（矢印Ｚ）の処理後の強度の処理前の強度に対する割合が、７１．３％となっているのに対し、接着体Ａ及び接着体Ｂの縦振動（矢印Ｚ）の処理後の強度の処理前の強度に対する割合が、２１．６％以下となっている。とくに、接着体Ｂの前述した割合は、０．７％と非常に小さくなっている。このため、表２によれば、縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動は、特に、合成樹脂からなる被着体２同士を接合した接着剤層４の機械的な強度を低下させるのに有効であることが明らかとなった。則ち、縦振動（矢印Ｚ）の超音波振動は、合成樹脂からなる被着体２同士の分離に有効であることが明らかとなった。

さらに、表２によれば、接着体Ｆの横振動（矢印Ｘ）の処理後の強度の処理前の強度に対する割合が、１１．１％となっているのに対し、接着体Ｄの横振動（矢印Ｘ）の処理後の強度の処理前の強度に対する割合が、５４．４％となっている。このため、表２によれば、横振動（矢印Ｘ）の超音波振動は、特に、金属からなる被着体２同士を接合した接着剤層４の機械的な強度を低下させるのに有効であることが明らかとなった。則ち、横振動（矢印Ｘ）の超音波振動は、金属からなる被着体２同士の分離に有効であることが明らかとなった。

また、表２によれば、接着体Ｂの縦振動（矢印Ｚ）の処理後の強度の処理前の強度に対する割合が、０．７％となっているのに対し、接着体Ａの縦振動（矢印Ｚ）の処理後の強度の処理前の強度に対する割合が、２１．６％となっている。接着体Ｅの横振動（矢印Ｘ）の処理後の強度の処理前の強度に対する割合が、３．３％となっているのに対し、接着体Ｄの横振動（矢印Ｘ）の処理後の強度の処理前の強度に対する割合が、５４．４％となっている。このため、表２によれば、発泡粒子を接着剤に混入することで、接着剤層４の機械的な強度を低下させるのに有効であることが明らかとなった。

本発明の方法は、接着剤で接合された被着体２の分離に限らず、シーリング用途、モールディング用途、ポッティング用途、滑り止め剤、ガスケット、その他の廃棄時に分別が必要となる異種材料同士の積層体及び成形体においても応用が可能となる。

前述した実施形態などでは、超音波振動を付与した後、被着体２の表面と平行な矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って被着体２を互いに離れる方向に移動して、被着体２を互いに分離している。しかしながら、本発明では、例えば、超音波振動を付与した後、被着体２が互いに重なる方向（矢印Ｘ）に沿って、被着体２を互いに離れる方向に移動して、被着体２を互いに分離しても良い。要するに、本発明では、超音波振動を付与した後、如何なる方向に被着体２を互いに離れる方向に移動して、被着体２を互いに分離しても良い。

また、本発明では、超音波振動を付与した後、作業員が手などで被着体２を互いに離れる方向に移動して分離しても良く、工具や機械を用いて被着体２を互いに離れる方向に移動して分離しても良い。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の接着体の分離方法により互いに分離される被着体を備えた接着体の斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図２に示された接着体を、超音波振動付与装置の工具ホーンとアンビルとの間に挟んだ状態を示す説明図である。 図３に示された接着体の被着体を互いに分離する状態を示す説明図である。 図３に示された超音波振動付与装置の変形例を示す説明図である。 図３に示された超音波振動付与装置の他の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１ 接着体
２ 被着体
４ 接着剤層
５ 圧電振動子
６ 工具ホーン
Ｘ 被着体が互いに重なる方向に対し直交する方向
Ｚ 被着体が互いに重なる方向

Claims (4)

1. 接着剤層により互いに接着された一対の被着体を備えた接着体の一対の被着体を互いに分離する方法において、
   圧電振動子の振動により超音波振動する一対の工具ホーン間に前記接着体を挟み、
   前記圧電振動子に電圧を印加して、この圧電振動子を超音波振動させて、当該超音波振動を前記一対の被着体のそれぞれに接触する工具ホーンを介して前記接着剤層に伝えることにより、前記一対の被着体を互いに分離することを特徴とする接着体の分離方法。
2. 前記超音波振動が、前記一対の被着体が互いに重なる方向に沿って振動することを特徴とする請求項１に記載の接着体の分離方法。
3. 前記超音波振動が、前記一対の被着体が互いに重なる方向に対し直交する方向に沿って振動することを特徴とする請求項１に記載の接着体の分離方法。
4. 前記接着剤層が反応型接着剤からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載の接着体の分離方法。

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