JP2613469B2 - 高周波誘導加熱接合用媒体 - Google Patents

高周波誘導加熱接合用媒体

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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、短時間で被接合基材を強固かつ均一に接合
できる高周波誘導加熱接合用媒体に関するものである。
本発明の高周波誘導加熱接合用媒体によって接合され
る主な基材は、自動車工業、家庭用電気製品工業等にお
いて使用されるプラスチックス、ゴムおよびセラミック
ス等の絶縁性基材である。
〔従来の技術〕
従来、プラスチックス等の絶縁性被接合基材を接合す
る方法として、被接合基材の接合部位の間に、発熱体と
なるサセプターを含む熱可塑性樹脂を接合媒体として挿
入し、該接合媒体に周波数MHz〜数GHzの高周波誘導磁場
を印加し、接合媒体中の発熱体をうず電流損またはヒス
テリシス損によって発熱させることにより、前記熱可塑
性樹脂を溶融し該樹脂によって被接合基材を接合させる
という接合方法が知られており(例えば米国特許第3709
775号公報)、かかる接合方法は一般的に高周波誘導加
熱接合または接着法と称されている。
近年、プラスチックス等の接合技術の向上すなわち短
時間で強固かつ安定した接合強度が得られる接合法の出
現が、強く要求されており、そのために高周波誘導加熱
接合法におけるサセプター(以下発熱体という)におい
て、発熱効率が高く、併用される接合用樹脂中に高密度
かつ均一に分散できる特性が望まれていた。
従来高周波誘導加熱接合法における発熱体としては、
鉄粉または鉄もしくはフェライト系ステンレスの短繊維
が実用上広く使用されており、さらにマグネタイトやマ
グヘマイト等の磁性酸化鉄粒子やバリウムフェライト、
亜鉛フェライト等のウェライト粒子も知られている。
上記発熱体の中では、鉄粉が、単位重量あたりの発熱
効率すなわち高周波入力電力に対する発熱量において最
も優れており、数秒程度の短時間内に接合媒体全体を15
0〜200℃に加熱することが可能である。しかしながら、
鉄粉は錆を発生し易いため、接合後径時的に外観の美観
が損なわれたり、さらには接合強度の低下を招く等の問
題を有しており、また発熱効率の点から大きな粒子すな
わち平均粒子径10〜500μmのものを使用しなければな
らないため、樹脂への分散が不均一かつ低密度となり易
いという問題もあった。
一方磁性酸化鉄粒子やフェライト粒子は発熱効率の点
で不十分であるという問題があった。
(ロ) 発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは、各種プラスチックおよびセラミックス
等を強固かつ安定に接合できる高周波誘導加熱接合用媒
体を得るべく種々検討した結果、錆の発生の恐れのない
酸化鉄系の強磁性体の中で、粒状形態を有し、かつ特定
の磁気特性を具備するマグヘマイト(γ−Fe2O3)が卓
越した優れた発熱効率を示すことを見出し、本発明を完
成するに至った。
すなわち、本発明は、保磁力が100〜200Oe、飽和磁化
が60〜80emu/g、平均粒径が0.01〜1.0μmの粒状マグヘ
マイトおよび合成樹脂からなる高周波誘導加熱接合用媒
体である。
以下、さらに詳しく本発明を説明する。
マグヘマイト 本発明におけるマグヘマイトは、既述したとおり平均
粒径が0.01〜1.0μmの粒状形態を有するマグヘマイト
であって、保磁力が100〜200Oeで、飽和磁化が60〜80em
u/gの磁性特性を有するものである。
平均粒径が0.01μm未満であると、合成樹脂への均一
な分散が困難であり、一方1.0μmを越えると、得られ
る接合用媒体が高周波誘導によって加熱される際に、発
熱体粒子近傍とそれ以外の箇所とで温度分布に不均一性
が生じ、得られる接着強度が劣る。保磁力が100Oe未満
であるか、または200Oeを越えると発熱効率に劣る。ま
た保磁力が100〜200Oeの範囲内にあるマグヘマイトで
も、形状が粒状でないもの例えば針状等のマグヘマイト
では、高密度に均一に合成樹脂中に分散させることが困
難である。飽和磁化が60emu/g未満であるか、または80e
mu/gを越えると、マグヘマイト固有の性質が失われ、発
熱効率が低下して、本発明の目的を達成することが出来
ない。
本発明における粒状マグヘマイトは、保磁が120Oe程
度以下のものであれば、Fe2+を含む水溶液中から合成さ
れた粒状マグネタイトを出発物とし、これを直接空気中
で200℃程度で焼成することによっても製造できるが、
保磁力が120Oeを越えるものの場合には、前記粒状マグ
ネタイトを空気中で500〜850℃の温度で加熱酸化して、
一旦α−Fe2O3死すなわちベンガラとし、次いでこれを
還元性雰囲気中250〜500℃で加熱還元して得られる粒状
マグネタイト(特公昭61−1374号公報)を、空気中で20
0℃程度で焼成する方法等により製造できる。
本発明においては、合成樹脂への分散性を高めるため
に、チタンカップリング剤で表面処理された粒状マグヘ
マイトを用いても良い。
高周波誘導発振機 本発明において使用できる高周波発振機の周波数は、
高周波誘導加熱において通常適用される周波数で良く、
好ましくは100KHz〜10MHzであり、さらに好ましくは100
KHz〜2MHzである。
本発明における粒状マグヘマイトの高周波誘導に対す
る磁気ヒステリシス損は、100KHz〜2MHzの周波数範囲に
おいて極大値を示す。
鉄粉等の導電体を発熱体とする場合の好ましい周波数
は、加熱効率を高くできる1〜10MHzのように比較的高
めの周波数であるが、本発明においては上記のとおり、
誘導体を発熱体とする場合より、低周波側の周波数を好
ましく適用することができ、周波数が高い場合に生じる
問題すなわち加熱コイル部分や発振回路部分でスパーク
し易いという問題、および周波数が高いと、コイルのイ
ンダクタンスの許容値が小さくなるため、コイルの形状
や大きさが制限されるという問題等が回避されるという
点で優れている。
合成樹脂 合成樹脂としては、加熱により溶融し冷却固化と同時
に被接合基材を接着する熱可塑性樹脂、加熱硬化により
接着する熱硬化性樹脂および加熱により加硫接着するゴ
ム系樹脂等が挙げられ、具体的にはポリエチレン、ポリ
プロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステ
ル、ポリアミド、ポリカーボネート、ABS、エポキシ樹
脂、ポリウレタンおよびポリイミド等が挙げられる。
従来の鉄粉を使用する高周波誘導加熱によると、エポ
キシ樹脂、ポリウレタンおよびポリイミド等の熱硬化性
樹脂を用いる場合、鉄粉の粒径が大きいため、鉄粉近傍
の樹脂とそれ以外にある樹脂とで硬化速度が異なり、全
体として均一な樹脂硬化物が得られ難く、その結果高い
接着強度を得ることが困難であるが、本発明で使用する
マグヘマイトは、粒径が格段に微細であるためミクロに
均一に分散でき、熱硬化性樹脂を用いる接合においても
好ましく使用できる。
充填率 本発明における前記マグヘマイトの合成樹脂への充填
率は、加熱効率の点で、できる限り高い方が好ましい
が、高過ぎても引張り強度あるいは弾性率等の樹脂物性
が低下する結果となり、好ましくは、重量部で合成樹脂
100部に対し30〜200部より好ましくは100〜150重量部で
あって、かつ得られる接合媒体中のマグヘマイトが、体
積率で5〜28vol%であり、より好ましくは16〜23vol%
である。
なお、前記マグヘマイトおよび合成樹脂からなる本発
明の接合用媒体には、微粉シリカ、タルク、クレー、カ
ーボンブラック、酸化チタンおよびガラス短繊維等を配
合して使用してもよい。
さらに本発明の接合用媒体は、接合以外に、プラスチ
ック、ゴムまたはセラミックス等を加熱するためにも用
いることができる。すなわち、高周波誘導によって加熱
された本発明の接合用媒体内の熱が、該媒体と接する各
種基材に伝導することにより、基材が加熱され得る。
以下、実施例および比較例を示して、本発明をさらに
具体的に説明する。なお、各例における部は、全て重量
部である。
〔実施例および比較例〕 実施例1 接合用媒体として、次の組成の厚さ1.0mmのシート
を、スクリュー径40mmφの単軸押出し機(成型温度220
℃)により成型した。
ポリプロピレン樹脂、徳山曹達(株)製PN−230 100部 マグヘマイト(平均粒径0.1μm、保磁力141Oe、飽和磁
化73.4emu/g) 100部 得られたシートを大きさ5mm×50mmの短冊状に切り、こ
の短冊について、それが溶融するまでの高周波印加時間
により高周波発熱性および室温で1週間の塩水噴霧によ
る発錆テストを行なった。高周波の印加は、内径24mm、
外径40mmのシングルターンコイルを有する高周波誘導加
熱装置により、表−1に示した条件で実施した。
評価結果は、表−1に示すとおりである。
実施例2および比較例1〜6 発熱体のみを表−1に示した他の発熱体に代え、その
他は実施例1と同様にしてポリプロピレン樹脂と重量比
が1:1の接合用媒体の厚さ1.0mmのシートを成型し、実施
例1と同じ物性の評価を行った。結果は表−1に示すと
おりである。
実施例3 熱硬化性樹脂を使用する接合用媒体として、次の各成
分を混合しペースト状とした組成物を三本ロールにより
練合し、ペースト状の加熱硬化型エポキシ系接合用媒体
を得た。
エピコート828(油化シェルエポキシ(株)製) 90部 エピコート1009(同上、粉末) 10部 ポリエステル樹脂PES−140HP(東亜合成化学工業(株)
製) 10部 アミキュアPN−23(味の素(株)製、エポキシ硬化剤)
20部 アエロジル#200 3部 マグヘマイト(平均粒径0.1μm、保磁力141Oe飽和磁化
73.4emu/g) 70部 この接着剤を使用し、厚さ3mmのプラスチック成形体
であるSMC(武田薬品工業(株)製シートモールディン
グコンパウンド)をテストピースとし、以下に示す高周
波誘導加熱条件下で接着した後、JIS−K−6850に規定
の引張剪断強度測定試験に供した。
高周波誘導加熱においては、巾15mmの銅、角パイプに
よるヘヤピン型コイルを使用し、高周波入力が3.5KVA、
周波数が400KHz、発振時間が40秒の条件を採用した。5
個の接着テストピースの引張剪断接着強度を測定した結
果、その平均値は45kg/cm2であった。
比較例7〜8 実施例3の接合用媒体における発熱体のマグヘマイト
粒子に代えて、比較例1で使用した発熱体すなわち針状
マグヘマイト(比較例7)または比較例4で使用した発
熱体すなわち200メッシュ鉄粉(比較例8)を使用し、
それ以外は全て実施例3と同様にして接合用媒体を得
て、これらについて同様な接合試験を実施した。結果
は、比較例7では未硬化すなわち接合できず、比較例8
では引張剪断接着強度13kg/cm2であった。
(ハ) 発明の効果 本発明による高周波誘導加熱接合用媒体は、発熱体で
ある粒状のマグヘマイトが、従来かかる接合用媒体の発
熱体として知られていた磁性酸化鉄粒子等より発熱効率
において優れ、しかも従来鉄粉等で採用されていた周波
数より、低周波数側の実用上より好ましい高周波におい
て極大の発熱効率を示し、かつ合成樹脂中に均一に高密
度で分散できるため、比較的低周波側の高周波の印加に
より、短時間で強固で安定した接合が可能であり、また
鋳も発生しないので、絶縁性被接合体の接合に好適であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 哲郎 広島県広島市中区舟入南4丁目1番2号 戸田工業株式会社創造センター内 (72)発明者 堀石 七生 広島県広島市中区舟入南4丁目1番2号 戸田工業株式会社創造センター内 審査官 綿谷 晶廣 (56)参考文献 特開 昭61−83631(JP,A) 特開 昭61−283656(JP,A) 特開 昭63−207992(JP,A) 実開 昭62−164118(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】保磁力が100〜200Oe、飽和磁化が60〜80em
    u/g、平均粒径が0.01〜1.0μmの粒状マグヘマイトおよ
    び合成樹脂からなる高周波誘導加熱接合用媒体。
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JP3313165B2 (ja) * 1992-11-24 2002-08-12 本田技研工業株式会社 繊維強化プラスチック部材の接着方法及び接着層含有繊維強化プラスチック部材の接着不良検知方法
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