JP4605651B2 - 接着部品の解体方法及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁性粉入り接着剤によって（を介して）電気的絶縁物が金属体（金属製の部品や部材）に接着された接着部品を解体する接着部品解体方法、及び、磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物を金属体に接着して接着部品を製造する接着部品製造方法に関する。

ガラスのような電気的絶縁物と金属体とを接着する接着剤として、高周波誘導加熱で発熱する磁性粉（発熱体）を含んだ磁性粉入り接着剤が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。また、このような磁性粉入りの接着剤を用いて接着したガラスと金属体からなる接着物（接着部品）を解体する解体方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。この解体方法では、接着物の近くに配置した誘導加熱コイルに、２ＭＨｚの周波数をもつ高周波電力を供給して磁性粉を誘導加熱して接着剤を溶融させ、金属体からガラスを取り外す。

また、熱可塑性樹脂のように加熱によって接着性を低下させる樹脂（磁性粉無し）を介して金属体に接着されたガラスを取り外すガラス取り外し方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。この方法では、金属体の近くに配置した誘導加熱コイルに、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数をもつ高周波電力を供給して金属体を誘導加熱して樹脂を溶融させ、金属体からガラスを取り外す。

上記のように従来は、磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物と金属体とが接着された接着部品を解体するときに磁性粉を誘導加熱して接着剤を溶融させる第１の技術、及び磁性粉無しの接着剤によって電気的絶縁物と金属体とが接着された接着部品を解体するときに金属体を誘導加熱して接着剤を溶融させる第２の技術が知られている。
特開２００２−０９７４４５号公報 特開２００２−１４４３４１号公報 特開２００３−０２６０６１号公報

上記した第１の技術と第２の技術からは、磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物と金属体とを接着して接着部品を製造し、この接着部品を解体するときは金属体と磁性粉を誘導加熱することにより、接着剤を短時間で溶融させて接着部品を解体する技術が考え出される。しかし、第１の技術では、２ＭＨｚの周波数をもつ高周波電力を使用して磁性粉を効率良く誘導加熱するのに対し、第２の技術では、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数をもつ高周波電力を使用して金属体を効率良く誘導加熱する。

従って、磁性粉及び金属体のいずれか一方を効率良く誘導加熱しようとすれば他方を効率良く誘導加熱できない。この結果、接着部品を短時間で解体できないこととなる。

本発明は、上記事情に鑑み、磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物と金属体とを接着させた接着部品を短時間で解体できる接着部品解体方法、及び、磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物を金属体に接着して接着部品を製造する接着部品製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、誘導加熱の原理にはジュール熱（渦電流）によるものと磁気ヒステリシス損失による発熱の２つのメカニズムがあり、ジュール熱は一般的に交番磁界の周波数を上げれば上げるほど電源の効率が落ちることによって減少し、一方、磁気ヒステリシス損失は周波数と正比例の関係にあることに着目すると共に、金属体はジュール熱によって発熱し、磁性粉は磁気ヒステリシス損失によって発熱することに着目した。そこで、磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物が金属体に接着された接着部品の金属体と磁性粉とを誘導加熱する実験を繰り返した。この結果、２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数をもつ高周波電力を誘導加熱コイルに供給したときに接着部品の金属体と磁性粉とを同時に効率良く誘導加熱できることに想到した。

上記目的を達成するための本発明の接着部品解体方法は、磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物が金属体に接着された接着部品を解体する接着部品解体方法において、
（１）前記接着部品に近接した誘導加熱コイルに、２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数をもつ高周波電力を供給して前記金属体と前記磁性粉とを同時に誘導加熱することにより前記磁性粉入り接着剤を溶融して前記金属体から前記電気的絶縁物を取り外すことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の接着部品製造方法は、磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物を金属体に接着して接着部品を製造する接着部品製造方法において、
（２）前記電気的絶縁物と前記金属体との間に前記磁性粉入り接着剤を挟み込んでおき、
（３）前記金属体に誘導加熱コイルを近接させて、この誘導加熱コイルに２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数をもつ高周波電力を供給して前記金属体と前記磁性粉とを同時に誘導加熱することにより前記磁性粉入り接着剤を溶融して前記電気的絶縁物を前記金属体に接着して接着部品を製造することを特徴とするものである。

ここで、上記した磁性粉とは、粒径が１０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内のものであり、材質は、鉄、炭素鋼、ニッケルなどの磁性体からなり、接着剤中の含有率は、１０％以上３０％以下の範囲内であるものをいう。また、金属体とは、主に、鋼製、アルミニウム（又はアルミニウム合金）製、マグネシウム（又は、マグネシウム合金）製、チタン（又は、チタン合金）製などの部品や部材をいう。

本発明によれば、磁性粉入り接着剤に含まれる磁性粉が誘導加熱されると同時に金属体も誘導加熱される。このため、両者（磁性粉と金属体）からの熱によって磁性粉入り接着剤は速やかに溶融される。従って、金属体から電気的絶縁物を速やかに取り外して接着部品を解体できる。また、同様に、磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物を金属体に効率良く接着して接着部品を製造できる。

本発明は、自動車の車体からガラスを取り外して解体する解体方法に実現された。

図１を参照して、本発明の解体方法の一実施例を説明する。

図１（ａ）は、本発明の解体方法の一実施例を示す模式図であり、（ｂ）は、接着部品の一例を示す断面図である。ここでは、接着部品の一例として、自動車の車体（鋼板）、この車体に接着されたフロントガラス、及び、車体とフロントガラスを接着する磁性粉入り接着剤からなるものを挙げる。また、接着部品解体方法としては、車体からフロントガラスを取り外す解体方法を一例として挙げるが、フロントガラスに限らず、他のガラスの場合も同様である。

自動車の車体１０（本発明にいう金属体の一例である）とフロントガラス１２（本発明にいう電気的絶縁物の一例である）は磁性粉入り接着剤１４によって（磁性粉入り接着剤１４を介して）接着されている。この車体１０からフロントガラス１２を取り外して車体１０を解体するに際しては、車体１０のうち磁性粉入り接着剤１４が接着されている接着部分及びその周辺部分を誘導加熱すると同時に、磁性粉入り接着剤１４の磁性粉を誘導加熱する。この場合、自動制御されるアーム（図示せず）の先端部に誘導加熱コイル２０を固定して高周波電源２２に接続しておき、この誘導加熱コイル２０をフロントガラス１２に接近させてその周縁部に沿って順次に移動させながら上記の接着部分（及びその周辺部分）と磁性粉入り接着剤１４の磁性粉を同時に誘導加熱する。これにより、磁性粉入り接着剤１４が加熱されて溶融し、車体１０からフロントガラス１２を取り外せる。なお、車体１０からフロントガラス１２を取り外すに際しては、汎用ロボット（図示せず）のアームの先端部に取り付けた吸盤（図示せず）をフロントガラス１２に予め吸着させておき、フロントガラス１２が落下しないようにしておく。また、磁性粉入り接着剤１４とは、熱可塑性樹脂に上記の磁性粉を分散させたものをいう。

図２を参照して、周波数と発熱量の関係を説明する。

図２（ａ）は、電源の出力を一定にした場合において誘導加熱コイルに供給する高周波電力の周波数と車体の発熱量との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、電源の出力を一定にした場合において誘導加熱コイルに供給する高周波電力の周波数と磁性粉の発熱量との関係を示すグラフである。ここでの発熱量は、高周波電源２２（図１参照）の出力電力を一定として求めた。

高周波電源２２（図１参照）から誘導加熱コイル２０（図１参照）に供給する高周波電力の周波数と車体１０の発熱量との関係は、（ａ）に示すように、電源の出力を一定にした場合、周波数が高くなるほど発熱量は低下する。この理由は、電源以降の電送部分及びトランス部分が表皮効果で抵抗値は上がるので損失が増加し、結果的に車体への投入電力が減少するからである。

一方、高周波電源２２から（図１参照）から誘導加熱コイル２０（図１参照）に供給する高周波電力の周波数と磁性粉の発熱量との関係は、（ｂ）に示すように、周波数が高くなるほど発熱も周波数に比例して増加する。従って、車体１０の発熱量を増加させようとして周波数を下げたときは磁性粉の発熱量が低下し、この逆に、磁性粉の発熱量を増加させようとして周波数を上げたときは車体１０の発熱量が低下する。

そこで、電源の効率と周波数との関係、及び装置全体の効率と周波数との関係を検討した。この検討結果を、図３に示す。

図３を参照して、周波数と電源又は装置全体との効率との関係を説明する。

図３（ａ）は、電源のみの効率と車体及び磁性粉の発熱量と周波数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、装置全体の効率と周波数との関係を示すグラフである。図３の横軸は対数で表している。ここでいう電源のみの効率とは、電源単品の効率であり、電源出力電力／電源入力電力であり、電源出力電力を一定とした場合に電源入力電力との比で表せる。また、装置全体の効率とは、装置を構成する電源、電源線、トランス、及びコイルを含めた全体の効率であり、（車体発熱量（電力）＋磁性粉発熱量（電力））／電源入力電力である。電源入力電力を一定とした場合、車体及び磁性粉に投入できた電力の比で表せる。

図３（ａ）に示すように、電源のみの効率は、一般的に、周波数が上がれば上がるほど徐々に低下してくる。効率が大きく変化するポイントは２点あり、１点目は５０ｋＨｚ付近である。この点は電源に使用する半導体がＩＧＢＴからＭＯＳＦＥＴに変わる点である。次の点は４００ｋＨｚ付近である。これは電源の制御方式がスイッチング方式からアンプ方式に変わる点である。

そこで、車体１０（図１参照）の発熱量及び磁性粉の発熱量双方を加味すると共に電源の効率をも加味し、さらには、装置全体の効率を考慮して、誘導加熱コイル２０（図１参照）に供給する高周波電力の周波数を検討する。この場合、（ｂ）に示すように、２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数のときに、装置全体の効率が高い。従って、高周波電源２２（図１参照）から誘導加熱コイル２０（図１参照）に、２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数をもつ高周波電力を供給して車体１０と磁性粉入り接着剤１４の磁性粉とを同時に誘導加熱することにより磁性粉入り接着剤１４を溶融し、車体１０からフロントガラス１２を取り外す。これにより、車体１０を短時間で解体できることとなる。

上記した例では、磁性粉入り接着剤１４によって車体１０に接着されたフロントガラス１２を車体１０から取り外す場合を説明したが、この逆に、磁性粉入り接着剤１４を用いて車体１０にフロントガラス１２を接着することにより接着部品を製造する際にも２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数を使用できる。この場合は、フロントガラス１２と車体１０との間に磁性粉入り接着剤１４を挟み込んでおき、図１（ａ）に示すように車体１０に誘導加熱コイル２０を近接させて、この誘導加熱コイル２０に２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数をもつ高周波電力を供給して車体１０と磁性粉とを同時に誘導加熱することにより磁性粉入り接着剤１４を溶融してフロントガラス１２を車体１０に接着して接着部品を製造する。これにより、フロントガラス１２を車体１０に短時間で接着できる。

（ａ）は、本発明の解体方法の一実施例を示す模式図であり、（ｂ）は、接着部品の一例を示す断面図である。 （ａ）は、電源の出力を一定にした場合において誘導加熱コイルに供給する高周波電力の周波数と車体の発熱量との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、電源の出力を一定にした場合において誘導加熱コイルに供給する高周波電力の周波数と磁性粉の発熱量との関係を示すグラフである。 （ａ）は、電源のみの効率と周波数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、装置全体の効率と周波数との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 車体
１２ フロントガラス
１４ 磁性粉入り接着剤
２０ 誘導加熱コイル

Claims (2)

1. 磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物が金属体に接着された接着部品を誘導加熱装置の誘導加熱によって解体する接着部品解体方法において、
   前記接着部品に近接させる誘導加熱コイルに供給する高周波電力の周波数と発熱量の関係を、前記磁性粉及び前記金属体それぞれについて予め求めておき、前記誘導加熱装置の電源効率が良くなるように周波数を２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内と設定しておき、
   前記接着部品に近接した誘導加熱コイルに、２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数をもつ高周波電力を供給して前記金属体と前記磁性粉とを同時に誘導加熱することにより前記磁性粉入り接着剤を溶融して前記金属体から前記電気的絶縁物を取り外すことを特徴とする接着部品解体方法。
2. 磁性粉入り接着剤によって電気的絶縁物を金属体に誘導加熱装置の誘導加熱によって接着して接着部品を製造する接着部品製造方法において、
   前記接着部品に近接させる誘導加熱コイルに供給する高周波電力の周波数と発熱量の関係を、前記磁性粉及び前記金属体それぞれについて予め求めておき、前記誘導加熱装置の電源効率が良くなるように周波数を２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内と設定しておき、
   前記電気的絶縁物と前記金属体との間に前記磁性粉入り接着剤を挟み込んでおき、
   前記金属体に誘導加熱コイルを近接させて、この誘導加熱コイルに２００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲内の周波数をもつ高周波電力を供給して前記金属体と前記磁性粉とを同時に誘導加熱することにより前記磁性粉入り接着剤を溶融して前記電気的絶縁物を前記金属体に接着して接着部品を製造することを特徴とする接着部品製造方法。

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