JP2005350547A - 部材の接合方法と接合部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 仮止め工程を行うことなく位置ズレのない状態で電着塗装等の後工程に部材を送り込むことができ、また、水洗シャワーによっても構造用接着剤が流れ出るの阻止することのできる、部材の接合方法を開示する。
【解決手段】 加熱硬化型の構造用接着剤Ａを用いて部材１０と部材１０ａとを接着接合するに際して、塗布した構造用接着剤Ａに沿うようにしてその外側に常温硬化型の瞬間接着剤Ｂを塗布する。瞬間接着剤Ｂの硬化により両者の仮接合を行った後、構造用接着剤Ａの加熱による硬化処理（本焼き）を行い、両者を接合一体化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は部材の接合方法と接合部材、特に、２つの構造部材をそのフランジ面同士を接着接合して一体化するときに好適に用いることのできる接合方法と接合部材に関する。

自動車の車体組み立てラインなどでは、構造部材同士を接着剤で接合することが行われる。また、接着剤による接合とスポット溶接による接合を合わせて行うウエルドボンディング工法も行われる。いずれにおいても、接着剤としてエポキシ系接着剤のような加熱硬化型の構造用接着剤が主に用いられる。

通常、加熱硬化型の構造用接着剤を焼き付け硬化させる工程の前に、電着塗装などの工程が行われるが、そこでの位置ズレを防止するために、スポット溶接などで２つの部材を仮止めすることが行われる。さらに、仮止めした部材を電着塗装工程の前後に水洗シャワーする工程が行われるが、接着剤が未硬化の状態で水洗シャワーを受けると接着剤が流れ出る恐れがあるので、接着剤塗布後に仮焼きして有る程度硬化させるか、本来必要とする以上の接着剤を塗布することも行われる。特許文献１（特公平７−４２４４９号公報）には、シャワー洗浄で流され難くした接着剤として潜在性硬化剤等を含んだエポキシ系接着剤が提案されており、水洗シャワー時の流れ出しの問題はある程度緩和されるものと期待される。

特公平７−４２４４９号公報

自動車の車体組み立てラインなどでは、生産性の観点から、工程数を極力少なくすることが求められる。しかし、接着剤で接合した部材を製造するに際し、現在のラインでは、接着剤塗布直後に仮焼きやスポット溶接等で部材同士を仮止めする工程を必要としており、改善の余地がある。また、特許文献１に記載のような特別配合とした接着剤を用いることにより、水洗シャワーによる接着剤の流れ出しをある程度は阻止できるとしても完全ではなく、また、特別な配合の接着剤を用いること自体が負担となる。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、２つの部材を接着接合して一体化する際に、仮止めする工程を行うことなく位置ズレのない状態で電着塗装等の後工程に部材を送り込むことができ、かつ、水洗シャワーによっても構造用接着剤が流れ出るの阻止することのできる部材同士の接合方法と、接合部材を提供することを目的とする。

本発明による部材の接合方法は、加熱硬化型の構造用接着剤を用いて部材と部材とを接着接合する方法であって、塗布した構造用接着剤に沿うようにしてその外側に常温硬化型の瞬間接着剤を塗布し、その状態で両者の仮接合を行った後、構造用接着剤の加熱による硬化処理を行うことを特徴とする。

本発明において、接合の対象となる部材に特に制限はなく、従来加熱硬化型の構造用接着剤を用いて接着接合していた部材に対して等しく適用することができる。部材の素材も薄鋼板のような金属材料が好ましいが、構造用接着剤の硬化処理時の温度に耐えうる材料であれば、強化プラスチックのような樹脂材料であってもよい。好ましくは、部材は、薄鋼板をプレス加工により製造したハット形断面を有する成形品であり、そのフランジ部同士を接着接合する方法として、本発明は最も効果的に用いられる。

本発明による部材の接合方法では、塗布した加熱硬化型の構造用接着剤に沿うようにしてその外側に常温硬化型の瞬間接着剤を塗布するようにしており、２種の接着剤を塗布した直後に相手方の部材を重ね合わせると、常温硬化型の瞬間接着剤が直ちに硬化して２つの部材は仮接合された状態となる。そのために、これまでのように仮焼きやスポット溶接などによる仮接合工程を行わなくても、２つの部材に位置ズレを起こすことなく次の作業工程に運び込むことができる。

また、常温硬化型の瞬間接着剤は加熱硬化型の構造用接着剤の外側、すなわち、外気環境に曝される側に位置しているので、仮接合した部材に対して水洗シャワー処理を施すことが必要な場合でも、部材間の接合領域に侵入するシャワー水は、既に硬化している瞬間接着剤によって、それ以上の侵入が止められるので、未硬化である構造用接着剤の塗布領域には入り込まない。そのために、仮焼きを行わなくても、水洗シャワー時に未硬化である構造用接着剤が流れ出ることが阻止されるので、適量の構造用接着剤の使用で所要の接合強度を備えた接合部材を得ることができる。仮接合された２つの部材は、最後に加熱炉などにおいて、加熱による構造用接着剤硬化処理、すなわち本焼きが行われて本発明でいう接合部材となる。

本発明の接合方法において、好ましくは、瞬間接着剤の一部が構造用接着剤の一部に重畳するようにして瞬間接着剤の塗布を行うようにする。また、好ましくは、瞬間接着剤の塗布に先行して構造用接着剤の塗布を行うようにする。この塗布方法をとることにより、未硬化の構造用接着剤が瞬間接着剤の上に流れ込んで瞬間接着剤を覆ってしまうのを効果的に回避することができるので、瞬間接着剤による部材同士の仮接合能力が低下することはない。さらに、瞬間接着剤が部材と構造用接着剤との間に入り込んで、構造用接着剤の有効接着領域を狭めてしまうことも回避することができる。

また、本発明において、構造用接着剤として粘度が５０Ｐａ・ｓ以上のものを用いることが望ましい。粘度が５０Ｐａ・ｓよりも小さいものは、沿うようにして塗布されている瞬間接着剤の上に流れ出る恐れがあり、接合強度の低下を招く。粘度が高すぎると塗布の作業性が低下するので、好ましくは１５０Ｐａ・ｓ以下である。

本発明において、常温硬化型の瞬間接着剤としては、市場に出ている任意のものを用いることができるが、一例として、シアノアクリレート系の常温硬化型の瞬間接着剤を挙げることができる。実作業を考慮すると、好ましくは、常温において塗布後約３分程度以内に硬化する瞬間接着剤であるが、作業時間が伸びてもかまわない場合には、もう少し硬化時間が長いものであってもよい。また、加熱硬化型の構造用接着剤も従来自動車車体組み立てラインなどで用いられているものをそのまま用いることができるが、一例として、ビスフェノールＡ系エポキシ接着剤、ビスフェノールＦ系エポキシ接着剤を挙げることができる。

本発明によれば、２つの部材を接着接合して一体化する際に、仮止め工程を行うことなく位置ズレのない状態で電着塗装等の後工程に部材を送り込むことができ、また、接着剤の仮焼きを行うことなく水洗シャワーによっても構造用接着剤が流れ出るのを阻止することができるので、少ない作業工程でもって、所要の接合強度を備えた接合部材を確実に得ることができる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は本発明の方法により接着接合しようとする一方の部材の一例を示しており、ここでは、部材１０は、薄鋼板をプレス加工により製造したハット形断面を有する成形品１０である。成形品１０は長手方向に沿う左右のフランジ１１、１２を有しており、該フランジ１１、１２と他の部材１０ａの平坦面部分と衝接させて接着接合することにより、１つの接合部材とされる。なお、図示の例では、他の部材１０ａ（図３参照）として、部材１０と同じ形状のものを用いている。

２つの部材１０、１０ａを接着接合するに際し、最初に、一方の部材１０のフランジ１１、１２上に長手方向に加熱硬化型の構造用接着剤Ａを線状に塗布する。この塗布は従来の構造用接着剤と同様であってよく、例えば、粘度が５０Ｐａ・ｓ〜１５０Ｐａ・ｓの範囲であるビスフェノールＡ系エポキシ接着剤のような接着剤を適宜の塗布ガンを用いて所定幅に塗布すればよい。

次に、図２ａに模式的に示すように、構造用接着剤Ａの外側に近接して、また構造用接着剤Ａに沿うようにして、常温硬化型の瞬間接着剤Ｂを塗布する。その際に、好ましくは、わずかなタイミング遅れで瞬間接着剤Ｂの塗布を開始する。また好ましくは、瞬間接着剤Ｂの一部が既に塗布されている構造用接着剤Ａの一部を上から覆うような状態で瞬間接着剤Ｂの塗布を行う。図２ｂは、そのようにして塗布した構造用接着剤Ａと瞬間接着剤Ｂの態様を模式的に示しており、構造用接着剤Ａの瞬間接着剤Ｂ側の領域は、瞬間接着剤Ｂの一部Ｂａにより覆われており、瞬間接着剤Ｂの他の部分は部材１０のフランジ１１上に広がっている。また、瞬間接着剤Ｂのフランジ１１部分での厚さｔと構造用接着剤Ａの厚さＴの比率Ｐ（ｔ／Ｔ）は、０．０３程度〜０．３程度とされている。後の実施例に示すように、このようにすることにより、構造用接着剤Ａと瞬間接着剤Ｂとは、それぞれが果たすべき機能を、共に十分に果たすことが可能となり、一層良好な接着接合状態が得られる。

２つフランジ１１、１２に同様にして構造用接着剤Ａと瞬間接着剤Ｂとを塗布した後、図３に示すように、他の部材１０ａのフランジ１１、１２を重ね合わせて圧接する。圧接後に、すぐに常温硬化型の瞬間接着剤Ｂは硬化するので、２つの部材１０，１０ａは仮接合された状態となる。その状態で、例えば電着塗装のための前工程として水洗シャワーなどを行う必要があるとしても、２つの部材に位置ズレを生じさせることなく、シャワーの位置まで搬送することができる。また、水洗シャワー時に、シャワー水がフランジ１１、１２の間に入り込んでも、硬化した瞬間接着剤Ｂがバリアとなって、シャワー水が未硬化状態にある構造用接着剤Ａに達することはなく、構造用接着剤Ａの流れ出しも阻止される。

所要の中間的処理を行った後、仮接合状態にある２つの部材は加熱炉に送られて、構造用接着剤の本焼きが行われ、本発明による接合部材となる。

以下、実施例と比較例により本発明を説明する。

［実施例１〜１２］
使用鋼板として、図４に示すように、板厚１．６ｍｍ，幅６０ｍｍ，長さ１００ｍｍのものを使用した。そこに構造用接着剤ＡとしてのビスフェノールＡ系エポキシ接着剤と、その外側に１ｍｍの間隔をおいて、瞬間接着剤Ｂとしてのシアノアクリレート系の常温硬化型を、通常のハンドガンを用いて塗布した。構造用接着剤Ａは、板材の６０ｍｍである横幅方向に平行に長さ３０ｍｍで塗布し、塗布幅は１０ｍｍを目標値とした。瞬間接着剤Ｂは構造用接着剤の外側に平行して長さ３０ｍｍで塗布し、塗布幅は２ｍｍを目標値とした。

その条件を維持しながら、ハンドガンを制御して、２つの接着剤の塗布厚みｔ，Ｔを表１に実施例１〜１２に示すように変化させた。ｔ／Ｔの値を比率Ｐとして表１に示す。また、構造用接着剤Ａの塗布開始後、一定タイミングをおいてに瞬間接着剤Ｂを塗布するようにした。図５に示すように、そのズレ、すなわち、構造用接着剤Ａの先端と瞬間接着剤Ｂの先端との間の距離ｘを表１に塗布タイミング（ｍｍ）として示した。

２つ接着剤を塗布した後、同じ大きさの鋼板を上から重ね合わせ、荷重０．０６ｋｇｆ／ｃｍ^２で押し付けた。荷重を開放して６０分間放置し、その後、加熱炉に入れて構造用接着剤Ａの焼き付け硬化を行い、試験体１〜１２とした。荷重開放と焼き付けの間で、水圧４９０ｋＰａの純水を２秒間、２枚の鋼板の隙間に向けて、瞬間接着剤Ｂ側から吹き付けた。シャワーのノズルと瞬間接着剤Ｂとの距離は７００ｍｍとした。

焼き付け硬化後に、インストロン式の引っ張り試験機により、室温、引っ張り速度５ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り強さを測定した。その結果を表１に示す。

［比較例１］
瞬間接着剤Ｂを塗布しなかった以外は、実施例３と同様にして試験体を作り、接合強度を測定しようとしたが、接着剤がシャワーにより流れ出てしまい、接合強度を測定するに至らなかった。

［評価］
実施例１〜１２に示すように、実施例品では瞬間接着剤Ｂを塗布したことにより、すべての試験体において所要の接合強度が得られている。これは、瞬間接着剤Ｂが防波堤となり構造用接着剤Ａのシャワー水による流れ出しが抑制された結果と判断できる。

実施例１〜８と比較して、実施例９〜１２のものは、接合強度が低下している。実施例９では、塗布タイミングが−３ｍｍ、すなわち、瞬間接着剤Ｂが構造用接着剤Ａよりも先行して塗布されたことにより、構造用接着剤Ａの下に瞬間接着剤Ｂが入り込み、構造用接着剤Ａの有効接着領域が狭まったためと推測される。従って、本発明の接合方法を実施するに際しては、瞬間接着剤の塗布に先行して構造用接着剤の塗布を行うことが有効であることがわかる。

実施例１０では、ｔ／Ｔが０．６であり、瞬間接着剤Ｂの厚みが構造用接着剤Ａの厚みに比較して相対的に厚くなっている。これにより、構造用接着剤Ａの上に瞬間接着剤Ｂの一部が乗るようになり、結果として、構造用接着剤Ａの有効接着領域が狭まったためと推測される。また、実施例１１では、ｔ／Ｔが０．００８あり、瞬間接着剤Ｂの厚みが構造用接着剤Ａの厚みに比較して相対的に薄すぎる。それにより、瞬間接着剤Ｂによる防波堤としての機能が不十分となり、構造用接着剤Ａのシャワー水による流れ出しが多くなったものと推測される。従って、本発明の接合方法を実施するに際しては、ｔ／Ｔの値が実施例１〜１２のように、０．０３程度〜０．３程度の範囲とすることが有効であることがわかる。

実施例１２では、構造用接着剤Ａの粘度が３０と低くなっている。そのために、瞬間接着剤Ｂの上に構造用接着剤Ａが流動して被さるようになり、瞬間接着剤Ｂによる防波堤としての機能が不十分となった結果、シャワー水による構造用接着剤Ａの流れ出しが多くなったからと推測される。このことから、構造用接着剤として粘度が５０Ｐａ・ｓ以上のもの、好ましくは１００Ｐａ・ｓ以上のものを用いることが有効であることがわかる。

本発明による部材の接合方法を用いて部材同士を接着接合するときときの、一方の部材を模式的に示す図。 ２つの接着剤を塗布した状態を模式的に示す図であり、図２ａは２つの接着剤が単に平行に塗布されている状態を、図２ｂは一部が重畳する状態で塗布されている状態を示す。 本発明による接合部材を模式的に示す図。 実施例と比較例での結合強度を測定するための試験体を説明する図。 ２つの施着剤の塗布時点でのズレを説明する図。

符号の説明

Ａ…構造用接着剤、Ｂ…瞬間接着剤、Ｂａ…瞬間接着剤の重畳部、１０…一方の部材、１０ａ…他方の部材、１１、１２…フランジ

Claims (5)

1. 加熱硬化型の構造用接着剤を用いて部材と部材とを接着接合する方法であって、塗布した構造用接着剤に沿うようにしてその外側に常温硬化型の瞬間接着剤を塗布し、その状態で両者の仮接合を行った後、構造用接着剤の加熱による硬化処理を行うことを特徴とする部材の接合方法。
2. 瞬間接着剤の一部が構造用接着剤の一部に重畳するようにして瞬間接着剤の塗布を行うことを特徴とする請求項１に記載の部材の接合方法。
3. 瞬間接着剤の塗布に先行して構造用接着剤の塗布を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の部材の接合方法。
4. 構造用接着剤として粘度が５０Ｐａ・ｓ以上のものを用いることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の部材の接合方法。
5. フランジ面同士を接着接合してなる接合部材であって、接合部には加熱硬化型の構造用接着剤による接合域とその外側の常温硬化型の瞬間接着剤による接合域とが形成されていることを特徴とする接合部材。

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