記事公開日
ホットメルト接着剤が剝がれる原因とは？接着不良の原因と確認ポイント
ホットメルトは、加熱して溶かした状態で塗布し、冷却・固化することで接着力を発現する接着剤です。
溶剤や水分の蒸発を必要とせず、短時間で接着できるため、製本や包装、建材、各種製品の組立てなどの幅広い製造工程で使用されています。その一方で、実際の製造現場では
●うまく接着しない
●接着直後は問題ないのに、時間が経つと剥がれる
●以前と同じ条件なのに接着性が落ちた
といったトラブルが起こる場合もあります。
こうした接着不良は、ホットメルトだけが原因とは限りません。素材との相性に加え、塗布温度や塗布量、貼り合わせまでの時間、圧着条件、さらには塗布装置や接着剤の管理状態など様々な要素が影響するため、接着工程全体を見て原因を探す必要があります。
この記事では、ホットメルトが剥がれる主な原因と、トラブル発生時に確認したいポイントについて解説します。
目次
ホットメルトはなぜ剥がれる？
ホットメルトを用いて安定した接着を行うには、溶融した接着剤が素材の表面に十分に広がり、貼り合わせた状態で適切に冷却・固化する必要があります。
この一連の工程のどこかに問題があると、十分な接着力を得られません。例えば、接着剤と素材との相性が悪いと、適切な温度で塗布しても接着しにくくなります。また、接着剤と素材の組み合わせに問題がなくても、貼り合わせる前にホットメルトが冷えすぎると、相手側の素材に馴染む前に固化してしまいます。
そのため、接着不良が起きたときは、原因を一つに決めつけるのではなく、
●接着剤と素材の組み合わせ
●塗布や貼り合わせなどの接着条件
●接着剤や設備の管理状態
の3つに分けて確認すると、問題を整理しやすくなります。
接着剤と素材の組み合わせに関する原因
素材との相性が適切でない
ホットメルトにはさまざまな種類があり、接着しやすい素材や適した使用条件も異なります。また、同じ材質であっても、素材のグレードや添加剤、紙やフィルムなどの表面処理、コーティングの有無によって接着性が変わることがあります。
そのため、これまで問題なく使用できていた組み合わせでも、素材の仕様変更などをきっかけに十分な接着力が得られなくなる場合があります。不具合が発生した際には、使用しているホットメルトが素材に適しているかだけでなく、素材の仕様や調達先、加工方法、表面処理などに変更がなかったかを振り返ってみましょう。
接着剤を選定する際は、材質名だけで判断せず、実際に使用する部材で接着性を確認しておくことが大切です。
接着面に汚れや水分が付着している
溶融したホットメルトが素材表面に十分に馴染むには、接着面の状態も重要です。接着面に油分、ほこり、水分、離型剤などが付着していると、それらが接着剤と素材の間に入り込み、接着を妨げることがあります。
特に成形品では、製造工程で使用された離型剤などが表面に残っている場合があります。 また、保管中に付着したほこりや作業時の取り扱いによる油分が影響するケースも考えられます。同じ材料を使用しているにもかかわらず接着性が不安定なときは、素材の保管方法や前工程、取り扱い方法にも目を向けてみましょう。
接着面の清掃や乾燥を行う場合は、素材を傷めない方法を選び、処理後の接着性についてもあらかじめ確認しておくことが大切です。
使用環境に適したホットメルトを選定していない
接着直後には問題がなくても、輸送後や保管中、実際の使用環境で剥がれが発生することがあります。
一般的なホットメルトは熱可塑性があり、周囲の温度によって硬さや柔軟性が変化します。そのため、高温になる場所や低温環境で使用する製品では、想定される温度域に適した接着剤を選ぶ必要があります。
例えば、「夏場だけ剥がれやすい」「冬になると接着不良が増える」といった傾向がある場合には、製造時の条件だけでなく、輸送・保管・使用時にどのような温度環境に置かれているかにも目を向ける必要があります。
接着条件に関する原因
素材との組み合わせに問題がなくても、塗布や貼り合わせの条件によっては、十分な接着力が得られないことがあります。
特に、塗布温度、貼り合わせまでの時間、塗布量、圧着条件は接着状態を左右する重要なポイントです。生産速度や設備の設定、季節による温度変化などにより、適切な接着条件が変わることもあります。
塗布温度が適切でない
ホットメルトの接着性を左右する重要な要素の一つが、塗布温度です。温度が低すぎると粘度が高くなり、素材表面に十分に広がりません。また、貼り合わせまでに冷却が進めば、相手側の素材に馴染む前に固化し、接着力の低下につながります。
しかし、単に温度を上げればいいというわけでもありません。必要以上の高温で使用するとホットメルトの熱劣化が進行し、粘土変化や変色、炭化物の発生などを招くことがあります。
使用するホットメルトの推奨温度を基準に、実際の塗布状態を見ながら適切な温度で管理することが重要です。
貼り合わせまでの時間が適切でない
ホットメルトを塗布してから貼り合わせが可能な時間を、一般に「オープンタイム」と呼びます。この時間を超えて冷却が進むと、相手側の素材に馴染まないまま固化し、外観上は接着していても本来の接着力が得られていない場合があります。
特に注意したいのが、生産条件の変化です。ライン速度や塗布位置、設備レイアウトなどを変更すると、塗布から貼り合わせまでの時間も変わります。さらに、冬場など素材そのものが冷えていると、ホットメルトの熱が素材側に奪われ、通常より早く固化することがあります。
塗布温度に問題が見つからない場合は、塗布してから貼り合わせるまでの時間や素材の温度にも目を向けてみましょう。
塗布量が適切でない
ホットメルトの塗布量が少なすぎると、接着に必要な面積を確保できず、十分な強度が得られません。
ただし、接着力を高めようと単純に塗布量を増やすことが最適とは限りません。塗布量が多すぎる場合、冷却・固化に時間がかかるほか、接着剤のはみ出しや部材のズレなど、別の問題につながることがあります。
また、設備上の設定が以前と同じでも、実際の吐出量が同じとは限らない点にも注意が必要です。ノズルの詰まりやポンプの状態などによって、塗布量や塗布形状にばらつきが生じることがあります。
塗布量を確認する際には、設備上の設定値だけでなく、実際に塗布されたホットメルトの幅や量、塗布位置まで観察すると異常を見つけやすくなります。
圧着条件が適切でない
ホットメルトを塗布した後は、溶融した接着剤が相手側の素材にも十分に馴染むよう、適切に貼り合わせる必要があります。圧力が不足していたり、圧着時間が短いと、素材同士が十分に接触しないまま固化して、接着力が不足する原因になります。貼り合わせ時に部材がずれてしまう場合も同様です。
特に、生産速度を上げた後に不具合が増えた場合には、塗布から貼り合わせまでの時間だけでなく、実際に圧力がかかっている時間まで短くなっていないかを確認してみましょう。
設備や接着剤の管理状態に関する原因
ホットメルトが熱劣化している
ホットメルトは、高温の状態で長時間保持することで徐々に熱劣化が進みます。 劣化すると、色が濃くなる、粘度が変化する、ゲル状の異物や炭化物が生じるなど、新しい接着剤と異なる状態が見られることがあります。
特に注意したいのが、設備を停止している間も通常の使用温度のまま加熱を続けているケースです。タンク内に古いホットメルトが長期間残っている場合も、劣化物が蓄積しやすくなります。
●以前より色が濃くなった
●接着剤の流れ方が変わった
●異物が目立つ
と感じたら、設定温度だけでなく、加熱時間やタンク内部の状態も確認する必要があります。
ノズルの詰まりや吐出不良が起きている
接着剤に問題がないのに剥がれが続く場合、塗布装置側に原因が隠れていることがあります。例えば、ノズルの一部が詰まると吐出量が減ったり、ビードが細くなったり、狙った位置に塗布できなくなったりします。 ガン、タンク、ホースなどの温度が適切でなければ、ホットメルトの粘度にも影響し、安定した吐出が難しくなります。
●特定のラインだけで不具合が出る
●一部のノズルを使用した製品だけ剥がれる
といった偏りがある場合は、接着剤より先に設備の状態を疑うことで、原因を絞り込めることがあります。
タンクや配管内に劣化物が蓄積している
長期間使用している塗布装置では、タンクやホース、フィルターなどにホットメルトの劣化物や炭化物などが蓄積することがあります。こうした異物が流路に入り込むと、フィルターやノズルの詰まりを引き起こし、吐出量の低下や塗布状態のばらつきにつながります。
温度や圧力の設定に問題がないにもかかわらず吐出状態が安定しない場合は、装置内部の汚れやメンテナンスの状況も確認したいポイントです。
剥がれ方から原因を絞り込む
接着不良の発生時には、剥がした後の接着面を観察することも重要な手掛かりになります。 例えば、ホットメルトの大部分が片側の素材に残り、反対側にはほとんど付着していないという場合、一方の素材に十分に馴染んでいなかった可能性があります。素材との相性や表面の汚れ、貼り合わせるタイミングなどが原因として考えられます。
一方で、接着剤が両方の素材に残っている場合には、接着剤そのものが内部で破壊している可能性や、固化するまで十分に保持できていなかった可能性など、別の要因も考える必要があります。 紙や段ボールでは、剥がした際に紙の繊維まで一緒に破れるかどうかも、接着状態を見る一つの目安になります。
ただし、剥離面だけで原因を断定することはできません。
●いつ剥がれたのか
●どの製品で起きたのか
●直前に何が変わったのか
といった情報と組み合わせることで、原因はより絞り込みやすくなります。
接着不良が発生したときの確認ポイント
ホットメルトが突然剥がれるようになったとき、接着剤や設備設定を一度に変えると、かえって原因が分からなくなります。
まずは、不具合が発生する前後で「何が変わったのか」を整理してみましょう。
●素材の仕入先、製造ロット、仕様、表面処理などに変更はないか
●ホットメルトの種類や製造ロット、保管状態に変化はないか
●塗布温度、塗布量、生産速度、圧着条件を変更していないか
●周囲温度や素材温度など、作業環境が変化していないか
●タンク、ホース、ガン、ノズルなどに異常がないか
●不具合は全数に発生しているか、特定の製品・時間帯・ラインに偏っているか
●接着直後に剥がれるのか、時間の経過や輸送・保管後に剥がれるのか
例えば、特定の素材ロットだけで発生するのであれば素材側、特定のノズルだけで発生するのであれば設備側と、発生条件を整理することで調査範囲を狭められます。
大切なのは、複数の条件を一度に動かさないことです。一つずつ切り分けていくことで、原因を特定しやすくなります。
まとめ
ホットメルトが剥がれる原因は、一つとは限りません。 接着剤と素材の相性、接着面の状態、塗布温度、貼り合わせるまでの時間、塗布量、圧着条件、使用環境、さらには塗布装置や接着剤の管理状態まで、接着工程全体が影響します。
不具合が発生したときは、すぐに接着剤を変更するのではなく、まず「いつから・どの製品で・どのように剥がれているのか」を整理してみましょう。それまでと変わった点を一つずつ確認することが、原因を見つける近道です。
石塚産業では、各種ホットメルト接着剤に加え、ホットメルト塗布装置も取り扱っています。
●素材に合う接着剤が分からない
●これまで問題なく接着できていたのに剥がれるようになった
●接着剤と設備のどちらに原因があるか判断できない
といった場合も、お気軽にご相談ください。
自社の用途に合った接着剤関連製品をご提案します
まずはご相談ください。
