JP2018111418A - 車体鋼板接合部の接着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流水洗浄による接着剤の飛散を防止するとともに、加工作業を実施しても変形によるワレの発生を抑制することができる車体鋼板接合部の接着方法を提供する。【解決手段】車体鋼板接合部の接着方法は、車体鋼板の接合部に接着剤を塗布する塗布工程と、塗布された接着剤を加熱して硬化させる加熱工程とを有する。塗布工程において、加熱硬化型接着剤層と、該加熱硬化型接着剤層の上に常温硬化型接着剤層とを形成するようにこれらの接着剤を塗布する。【選択図】図１

Description

本発明は、車体鋼板接合部の接着方法に関する。

自動車の車体を組み立てる際に、ドアやルーフなどの鋼板からなる部品に接着剤を塗布し、これらの部品を組み上げていくことが行われている。更に、近年は車体構造部材の接合部に接着剤を塗布し溶接する所謂ウェルドボンディング技術により車両性能を向上させている。また、車体の防錆性及び塗装性などを確保するために、車体が表面処理された後に、カチオン電着塗装され、更に焼付炉で焼付される。その際に、焼付炉による加熱を利用して上記塗布された接着剤を硬化させる手法が一般的となっている。従って、鋼板の表面処理、カチオン電着塗装までは、塗布された接着剤は未硬化の状態である。

一方、鋼板の表面処理及び電着塗装は、自動車を浴槽に浸漬させた状態で実施されている。そして、浴槽の汚染防止を図るべく、事前に流水（例えば、高圧洗浄水）で鋼板表面に付着された防錆油、プレス油及び汚れなどを除去し、車体全体を洗浄する必要がある。しかし、このとき、部品からはみ出した未硬化の接着剤は、高圧洗浄水に吹き飛ばされて周囲に飛散してしまう。これによって、接着剤としての機能を喪失するだけでなく、飛散による車体外観への影響も懸念される。

このようなことを防止する対策として、幾つか提案がなされている。例えば下記特許文献１には、グラファイト、常温固体のエポキシ樹脂、カルボキシル基を有する常温固体のエポキシ樹脂用硬化剤及びポリカプロラクトンからなる粉末状接着剤組成物が開示されている。この粉末状接着剤組成物によれば、接着剤の粘度を向上させることで、車体の流水洗浄時における接着剤の飛散を防止することができる。

特開昭６０−１３７９８０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の接着剤は、流水洗浄時の飛散防止効果を奏するが、鋼板同士を組み合わせた後に実施されるスポット溶接やリベット締結などの加工作業では、変形によって接着剤のワレ／剥がれや、締結自体が困難になるなどの問題が新たに生じる。

本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、流水洗浄による接着剤の飛散を防止するとともに、加工作業を実施しても変形によるワレの発生を抑制することができる車体鋼板接合部の接着方法を提供することを目的とする。

本発明に係る車体鋼板接合部の接着方法は、車体鋼板の接合部に接着剤を塗布する塗布工程と、塗布された前記接着剤を加熱して硬化させる加熱工程とを有する車体鋼板接合部の接着方法であって、前記塗布工程において、加熱硬化型接着剤層と、該加熱硬化型接着剤層の上に常温硬化型接着剤層とを形成するようにこれらの接着剤を塗布することを特徴としている。

本発明に係る車体鋼板接合部の接着方法では、塗布工程において加熱硬化型接着剤層と、該加熱硬化型接着剤層の上に常温硬化型接着剤層とを形成するようにこれらの接着剤を塗布するため、形成された接着剤層のうち、上層が常温硬化型接着剤、下層が加熱硬化型接着剤になる。そして、上層の常温硬化型接着剤は、常温で硬化するので、下層の加熱硬化型接着剤を保護し、車体を流水洗浄する際における接着剤の飛散を防止することができる。加えて、加熱工程の前に下層の加熱硬化型接着剤は未硬化状態であり、変形可能であるので、加工作業を実施しても変形によるワレの発生を抑制することができる。

本発明によれば、流水洗浄による接着剤の飛散を防止するとともに、加工作業を実施しても変形によるワレの発生を抑制することができる。

接着剤塗布装置を示す概略図である。 車体鋼板接合部の接着方法を説明するための模式図である。 実施例及び比較例を説明するための模式図である。 実施例及び比較例を説明するための模式図である。 実施例及び比較例を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して本発明に係る車体鋼板接合部の接着方法の実施形態について説明する。本実施形態の車体鋼板接合部の接着方法は、車体鋼板の接合部に接着剤を塗布する塗布工程と、塗布された前記接着剤を加熱して硬化させる加熱工程とを有する。

ここで、図１に示す接着剤塗布装置１を用いた塗布工程を詳細に説明する。接着剤塗布装置１は、塗布作業に用いられる装置であり、車体鋼板の接合部に接着剤を塗布するための塗布ノズル３０と、塗布ノズル３０に加熱硬化型接着剤Ａを供給する第１供給系統１０と、塗布ノズル３０に第１常温硬化型接着剤Ｂ１及び第２常温硬化型接着剤Ｂ２の混合液を供給する第２供給系統２０とを備えている。

第１供給系統１０は、加熱硬化型接着剤Ａを貯蔵するタンク１１と、タンク１１と塗布ノズル３０とを接続するための配管１２と、配管１２に設置された定量ポンプ１３及びチェック弁１４，１５とを有する。定量ポンプ１３は、プランジャー式ポンプであり、配管１２の略中間位置に取り付けられている。配管１２は、定量ポンプ１３を境にタンク１１寄りの第１配管部１２ａと、塗布ノズル３０寄りの第２配管部１２ｂに分けられている。

チェック弁１４は、第１配管部１２ａの途中に取り付けられており、タンク１１に貯留された加熱硬化型接着剤Ａの定量ポンプ１３への流れを許可し、その逆方向の流れを阻止する。一方、チェック弁１５は、第２配管部１２ｂの途中に取り付けられており、定量ポンプ１３より吐出した加熱硬化型接着剤Ａの塗布ノズル３０への流れを許可し、その逆方向の流れを阻止する。

加熱硬化型接着剤Ａとしては、例えばエポキシ系接着剤、ポリイミド系接着剤、ユリア系接着剤、レゾルシノール系接着剤、メラミン系接着剤、フェノール系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアロマティック系接着剤を単独または２種以上混合して用いることができる。なお、本実施形態では、タンク１１に貯留される加熱硬化型接着剤Ａは、エポキシ樹脂とポリアミドアミンとの混合液である。

第２供給系統２０は、２液混合により硬化する常温硬化型接着剤（第１常温硬化型接着剤Ｂ１、第２常温硬化型接着剤Ｂ２）を塗布ノズル３０に供給するものであり、第１常温硬化型接着剤Ｂ１を貯蔵するタンク２１と、第２常温硬化型接着剤Ｂ２を貯蔵するタンク２２と、第１常温硬化型接着剤Ｂ１及び第２常温硬化型接着剤Ｂ２を混合する混合器２３と、混合器２３と塗布ノズル３０とを接続するための配管２４とを有する。また、図１に示すように、タンク２１は支管２５を介し、タンク２２は支管２６を介して混合器２３にそれぞれ接続されている。

配管２４には、定量ポンプ２７及びチェック弁２８，２９が設置されている。定量ポンプ２７は、上述の定量ポンプ１３と同様にプランジャー式ポンプであり、配管２４の略中間位置に取り付けられている。配管２４は、この定量ポンプ２７を境に混合器２３寄りの第１配管部２４ａと、塗布ノズル３０寄りの第２配管部２４ｂに分けられている。

チェック弁２８は、第１配管部２４ａの途中に取り付けられており、第１常温硬化型接着剤Ｂ１と第２常温硬化型接着剤Ｂ２との混合液（以下、常温硬化型接着剤の混合液Ｂと略する）の定量ポンプ２７への流れを許可し、その逆方向の流れを阻止する。一方、チェック弁２９は、第２配管部２４ｂの途中に取り付けられており、定量ポンプ２７より吐出した常温硬化型接着剤の混合液Ｂの塗布ノズル３０への流れを許可し、その逆方向の流れを阻止する。また、第２配管部２４ｂには、ボール弁３２付きの支管３１が接続されている。

なお、タンク２１に貯留された第１常温硬化型接着剤Ｂ１はエポキシ系樹脂であり、タンク２２に貯留された第２常温硬化型接着剤Ｂ２はポリアミド類又はポリチオール類である。

以上のように構成された接着剤塗布装置１を用いた塗布工程では、タンク１１に貯留された加熱硬化型接着剤Ａは、配管１２、チェック弁１４、定量ポンプ１３及びチェック弁１５を介して塗布ノズル３０に供給される。同時に、タンク２１に貯留された第１常温硬化型接着剤Ｂ１とタンク２２に貯留された第２常温硬化型接着剤Ｂ２とは、混合器２３で均一に混合された後に（すなわち、常温硬化型接着剤の混合液Ｂになる）、配管２４、チェック弁２８、定量ポンプ２７及びチェック弁２９を介して塗布ノズル３０に供給される。そして、塗布ノズル３０に供給されてきた加熱硬化型接着剤Ａと常温硬化型接着剤の混合液Ｂとは、積層された状態で塗布ノズル３０を介して車体鋼板の接合部に塗布される。

具体的には、図２（ａ）に示すように、車体鋼板（鋼板３３，３４）の接合部に塗布する際に、加熱硬化型接着剤Ａからなる加熱硬化型接着剤層と、該加熱硬化型接着剤層の上に常温硬化型接着剤の混合液Ｂからなる常温硬化型接着剤層とを形成するように、塗布ノズル３０を介して鋼板３３の上にこれらの接着剤を塗布する。これによって、鋼板３３の上には、下層が加熱硬化型接着剤層、上層が常温硬化型接着剤層である積層構造（２層構造）の接着剤層が形成される。

このとき、形成された２層構造の接着剤層のうち、上層を形成する常温硬化型接着剤の混合液Ｂは、常温で硬化する。一方、下層を形成する加熱硬化型接着剤Ａは未硬化状態（ペースト状態）である。すなわち、未硬化の加熱硬化型接着剤Ａ（すなわち、加熱硬化型接着剤層）は、その上に固まった常温硬化型接着剤の混合液Ｂ（すなわち、常温硬化型接着剤層）に覆われて保護されることになる。

次に、形成された２層構造の接着剤層の中心から内側に少しずらして該接着剤層の一部を外部に露出した状態で、鋼板３４を鋼板３３に重ね合わせて（図２（ａ）参照）、これらの鋼板同士をスポット溶接で接合する。これによって、スポット溶接部３５が形成される（図２（ｂ）参照）。その後、２層構造の接着剤層が形成されて接合された鋼板３３，３４は、流水洗浄、表面処理及び電着塗装作業を経て、焼付炉（図示せず）に運ばれて加熱工程が実施される。

加熱工程では、塗布工程で形成された２層構造の接着剤層が焼付炉で加熱される。このとき、未硬化の加熱硬化型接着剤Ａは熱によって硬化する。

本実施形態に係る車体鋼板接合部の接着方法によれば、鋼板３３，３４の接合部に形成された２層構造の接着剤層のうち、上層を形成する常温硬化型接着剤の混合液Ｂは、常温で硬化するので、下層にある未硬化の加熱硬化型接着剤Ａ（すなわち、加熱硬化型接着剤層）を保護し、高圧水洗浄する際における接着剤の飛散を確実に防止することができる（図２（ｃ）参照）。一方、加熱工程の前に下層の加熱硬化型接着剤Ａは未硬化状態であり、変形可能であるので、スポット溶接やリベット締結等の加工作業を実施しても変形による接着剤のワレの発生を抑制することができる。

以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。

＜実施例及び比較例＞
実施例及び比較例では、加熱硬化型接着剤Ａにアイシン化工（株）製１液加熱硬化型エポキシ系接着剤「フェルコ５０１０」を用い、常温硬化型接着剤の混合液Ｂにスリーエムジャパン（株）製２液常温硬化型エポキシ系接着剤「パネルボンド８１１５」（種類Ｉ）と、ダウ・ケミカル社製２液ウレタン系接着剤「ベタメイト２８５０Ｓ」（種類ＩＩ）とをそれぞれ用いた。

まず、図３に示すように、冷間圧延ＧＡ鋼板(幅７０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍ)の上に、直径３ｍｍの円状断面のノズルで加熱硬化型接着剤Ａをビード状に塗布した後に、シート状になるように厚さ０．５ｍｍのテフロンシートを用いて、厚さと幅を管理しながら、ポリプロピレンのパネルを使用してビード状の加熱硬化型接着剤Ａの表面を押し広げながら掻き取ることで、シート状の加熱硬化型接着剤Ａを有するＧＡ鋼板を３枚作製した。

次に、２枚のテフロンシートを用いて１枚の上に常温硬化型接着剤の混合液Ｂ（種類Ｉ）、残りの１枚の上に常温硬化型接着剤の混合液Ｂ（種類ＩＩ）をそれぞれ塗布し、加熱硬化型接着剤Ａと同様に幅８ｍｍ、厚さ０．１ｍｍとなるように表面を掻き取り、それぞれシート状に作製した。シート状の常温硬化型接着剤の混合液Ｂ（種類Ｉ，種類ＩＩ）が硬化する前に、ＧＡ鋼板上に作成したシート状の加熱硬化型接着剤Ａの上に外側に１ｍｍ幅ずらした状態でテフロンシートとＧＡ鋼板とを重ね合せて、室温環境下で３日間放置した。その後、表面のテフロンシートを慎重に剥離し、加熱硬化型接着剤Ａ／常温硬化型接着剤の混合液Ｂ（種類Ｉ）を第１積層接着シート、加熱硬化型接着剤Ａ／常温硬化型接着剤の混合液Ｂ（種類ＩＩ）を第２積層接着シート、加熱硬化型接着剤Ａのみを第３積層接着シートとした。

＜実施例１＞
実施例１では、上記同様のＧＡ鋼板を第１積層シートに図４に示す状態で重ね合わせ、更にスポット溶接を行って試験体を作製した。

＜比較例１＞
比較例１では、実施例１と同様に、第２積層接着シートにＧＡ鋼板を重ね合せ、更にスポット溶接を行って試験体を作製した。

＜比較例２＞
比較例２では、実施例１と同様に、第３積層接着シートにＧＡ鋼板を重ね合せ、更にスポット溶接を行って試験体を作製した。

次に、各試験体を図５に示すように４５°で傾斜固定し、１０Ｌ／分の水流（ノズル形状：Ｋ−９Ｓ型 ＢＳ外ネジ３５°）を５００ｍｍの距離から、はみ出した接着剤の中心位置から下方約２ｍｍの場所に向けて（図５の矢印参照）５秒間暴露し、接着剤の様子を試験前と比較して耐流水性（飛散耐性ともいう）を評価した。その後、各試験体を電着塗装の乾燥炉に入れて１８０°で３０分加熱した後に、それぞれの耐熱性を外観より評価した。

表１は各試験体の耐流水性及び耐熱性の評価結果を示すものであり、表１において「○」は飛散なしの場合、「×」は接着剤が少量でも飛散する場合をそれぞれ示す。表１から分かるように、実施例１の場合は、耐流水性及び耐熱性共に良く、流水洗浄による接着剤の飛散を防止するとともに加工作業を実施しても変形によるワレの発生を抑制できたことが確認された。一方、比較例１の場合は、耐流水性が良いが耐熱性が良くなかった。比較例２の場合は、耐熱性が良いが耐流水性が良くなかった。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上述の実施形態では、定量ポンプ１３，２７としてプランジャー式ポンプを例示したが、その他の定量ポンプを用いても良い。

１ 接着剤塗布装置
１０ 第１供給系統
１１ タンク
１２，２４ 配管
１３，２７ 定量ポンプ
１４，１５，２８，２９ チェック弁
２０ 第２供給系統
２１，２２ タンク
２３ 混合器
２５，２６ 支管
３０ 塗布ノズル
３３，３４ 鋼板

Claims (1)

1. 車体鋼板の接合部に接着剤を塗布する塗布工程と、塗布された前記接着剤を加熱して硬化させる加熱工程とを有する車体鋼板接合部の接着方法であって、
   前記塗布工程において、加熱硬化型接着剤層と、該加熱硬化型接着剤層の上に常温硬化型接着剤層とを形成するようにこれらの接着剤を塗布することを特徴とする車体鋼板接合部の接着方法。

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