JP5007051B2 - 接着方法 - Google Patents
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Description
圧着工法は構造部材接着面と補強部材又は修理部材の接着面の両面又は片面に液状接着剤をヘラ、コテ或いはブラシ、刷毛等で塗布し、これらを貼り合せ接着する手法が採られている。
一方注入接着工法は上記のボイド欠陥を排除することができ、接着品質の信頼性を向上させることが可能で、作業汚れも少なく作業性にも優れている特長がある。
しかし非特許文献1の図−1に示されるように、注入接着工法は補強部材の固定と注入間隙を確保する固定柱(アンカーボルト等)が不可欠であり、広範囲な面積を接着する場合には一定間隔で固定柱と注入間隙を確保する必要性があることからアンカーボルト等固定柱は接着外周辺だけでなく、中央部分も含めて数多く必要となる。
次に特許文献1で提案されている技術では、桁等の構造体と外板との接着を液状接着剤にて接着する工法において、外板の固定と接着区域以外への接着剤漏出防止目的の粘着両面テープ材(シール材)を接着区域外周に貼付し、接着外板には対極となる注入孔と排出孔を設け、注入孔から接着剤を注入、排出孔よりフローアウトさせる方法があり、接着剤充填度合いの検出機能を備えると共に、空隙形成を効果的に防止する注入接着手法がある。
(1) 一方の部材にその接着面に連通する複数の孔を設ける穿孔工程と、
(2) 両部材の接着面同士を複数のスペーサを介して間隔隔てて対面させた状態で前記スペーサを両部材に接着固定する配置工程と、
(3) 前記スペーサの周囲で開口する前記孔のうちいずれかの孔を注入孔として前記スペーサにより保持された両部材間の間隙に接着剤を注入して未だ注入孔とされていない他の孔又は前記間隙の周縁から空気を排出しつつ接着剤層を前記注入孔の周囲へ拡大形成し、
(4) 上記(3)を未だ注入孔とされていない前記孔のうちいずれかの孔を前記注入孔として繰り返して既に形成された接着剤層に連続させて接着剤層を形成する注入工程とを備え、
前記注入工程により前記接着剤層で前記スペーサを囲む接着方法である。
前記配置工程において、前記スペーサの片面を他方の部材に接着し、前記スペーサの前記片面の反対面に接着剤を塗布し、その後、前記スペーサより小さな孔を前記スペーサ上に配置することを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一に記載の接着方法である。
前記配置工程において、前記スペーサの片面を他方の部材に接着し、その後、前記スペーサより小さな孔を前記スペーサ上に配置し、その後、前記スペーサ上に配置された孔から前記一方の部材と前記スペーサとの間に接着剤を注入することを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一に記載の接着方法である。
また本発明によれば、スペーサを両部材に接着固定するから、両部材を所定の相対位置に固定することができるとともに、接着剤の注入圧に耐える固定強度を得ることができる。
スペーサの厚みの選択により所望の間隙を形成することができる。スペーサを両部材に接着固定することにより部材の位置ずれを防止するとともに、接着剤の注入圧に耐えて各部材の形状や両部材間の間隔を保持することができる。
したがって、作業者の技量によらず安定して精度の良い外形を有する製品を製造することができる。
したがって、本発明によれば、広範囲に接着剤層を拡大し広面積の接着を可能とする。
また、広面積の接着を可能としながら、空気を排出してボイドを排除し応力集中の原因となるボイド欠陥を生じさせない。スペーサ部分を含めて接着剤の硬化により高い接合強度を得ることができ、粘着両面テープなどの弱部を残さない。
ゆえに本発明によれば、広面積であっても均質性に優れ、高強度の接着接合部を形成することができる。
スペーサは構造部材及び補強部材が複合材料の場合、図1(a)に示すように複合材料素材である織物材プリプレグを注入間隙の要求に合わせて所定板厚に積層した積層体2を作製し、スペーサ1の接着面となる積層体2の上下面には接着前処理面形成と保護を目的とするピールプライ3を貼り成形硬化する。
航空機構造部材と補強部材での接着の場合、接着剤層の厚みは通常0.2〜1.0mm程度が望ましく、この厚みの織物材プリプレグは通常1〜5枚程度の積層で得られる。また、接着剤層を0.1mm単位でコントロールすることも可能であり、その場合はより薄い織物プリプレグを用いる。
また、スペーサの素材は例えばCFRPであるが、これに限定されるものでなく、GFRP、金属、ゴム、或いはプラスチックでも可能で、構造部材、補強部材の材質に応じて使い分けが可能である。
すなわち、図2に示すように、構造部材4と補強部材5とを、その接着面同士を複数のスペーサ1を介して間隔隔てて対面させた状態でスペーサ1を両部材に接着固定する(配置工程)。
構造部材4と補強部材5との間であって、スペーサ1を除く空間に接着剤を注入する間隙8が形成される。
図2の場合、補強部材5の構造部材4に対向する面の全部が補強部材5の接着面である。同じく構造部材4の補強部材5に対向する部分の補強部材5に対向する面が構造部材4の接着面である。
図2(a)に示す配置はこの理想的な配置であり、接着面内にスペーサ1が均等に分散配置されている。また、接着面内に注入孔6が均等に分散配置されている。スペーサ1及び注入孔6がそれぞれ均等に分散配置されているだけでなく、スペーサ1及び注入孔6の両者相互の間隔が均等な配置となっている。
この配置により、接着面全体において、より均等な支持力(引張及び圧縮)が得られ、より均等な接着剤注入圧力を確保することができる。
A法、B法とも接着圧力は図4に示す如く、真空バギング法による真空圧、又は重石、砂袋あるいは補強部材が充分に重い場合は自重による圧力を利用する。図4(a)に示す真空バギング法では、接着剤を施して組みさわせた構造部材4、スペーサ1及び補強部材5を真空バッグ10内に収め、シール材12によりシールし真空ラインから真空バッグ10内を真空排気して、大気圧により接着圧力を得る。図4(b)では、接着剤を施して組みさわせた構造部材4、スペーサ1及び補強部材5を、片側の補強部材5を下にして適所に載置し、上側の補強部材5の上に重り13をスペーサ1の上方位置に載置する。その他、何らかの手段で挟み付けるなどして適度な接着圧力を与えた状態で接着剤の完全硬化まで安置する。
スペーサ1の接着の硬化が完了したら、図5(a)に示す如く、補強部材5の周縁を粘着テープ等のシール材14でシールする。この時シール材14には針孔程度の孔を任意の間隔で開け、間隙8の周縁部まで接着剤が注入された時の空気抜き孔とする。
補強部材5を全面的に接着するための手順として、接着する補強部材5の中央部分から注入孔6より注射器15等を用いて接着剤16を注入する(図5(a))。
接着剤層17が間隙内に拡大し、注入している注入孔6aの隣の注入孔6への接着剤の到達を確認したら、注射器15を隣の注入孔6に移すと共に注入していた注入孔6aより接着剤の逆流を防ぐため注入孔6aをゴムプラグ18で塞ぐ(図5(b))。この手順を繰り返し図6(a)に示すように順次周辺へ接着剤注入を移して行く。これにより各注入孔6から接着剤を間隙8内に順に注入して連続した一つの接着剤層に成長させる(図6(a))。接着剤が端部まで注入されシール材14の針孔から接着剤が押出されたら注入工程を終了する。これにより、構造部材4と補強部材6の間を接着剤層で満たす。
また、使用する液状接着剤が一般的な常温硬化タイプであればそのままの状態で硬化する為、最初の面の硬化時間と反対側の接着作業時間とが重なっても問題はなく効率的な作業ができる。
また、本実施形態によれば、スペーサ接着面積がφ10〜20mmと比較的小サイズでもその接着力は大きく、注入圧力に対し十分な反力を得ることが可能であり、従ってスペーサ接着時の圧力も面積に応じて小さくて良く、重り、砂袋或いは補強外板の重さだけでも十分である。
スペーサは円形状のほか、楕円形状、菱形形状と接着剤フロー指向性を考慮して任意の形状が容易に加工できる。
本実施形態によれば、スペーサ素材成形時にピールプライをプリプレグの両面に貼付し、接着直前にこのピールプライをスペーサから剥すことにより接着面の接着前処理作業を行うので、スペーサ作製と接着作業が容易となる。
本実施形態によれば、接着剤注入済みの注入孔にはゴムプラグで塞ぎ、補強外板接着端部外周辺にはシール材でマスキングすることから、接着剤の溢れ出しがなく、周辺を余剰接着剤で汚す心配がない。
接着剤として主剤と硬化剤による2液混合タイプの液状接着剤を使用することにより、接着剤、粘度的に制限を受けない幅広い作業が可能である。
自動車製造において、軽量化目的等で繊維強化樹脂複合材料を外板部品等に適用する場合、金属構造部材との結合に溶接は不可能であり、ボルト結合も適さないが、本接着方法を用いることで外観品質確保と共に量産対応の結合が可能である。
本実施形態によれば、ヘラ、コテ、ブラシ等での両面塗布作業ではなく、注射器、注入ガン等で接着間隙に接着剤を注入する手法であることから、溢れる接着剤もなく、無駄なく、きれいな作業が可能である。
4 構造部材
5 補強部材
6 注入孔
7 スペーサ対応孔
8 間隙
Claims (14)
- 部材と部材を接着する方法において、
(1) 一方の部材にその接着面に連通する複数の孔を設ける穿孔工程と、
(2) 両部材の接着面同士を複数のスペーサを介して間隔隔てて対面させた状態で前記スペーサを両部材に接着固定する配置工程と、
(3) 前記スペーサの周囲で開口する前記孔のうちいずれかの孔を注入孔として前記スペーサにより保持された両部材間の間隙に接着剤を注入して未だ注入孔とされていない他の孔又は前記間隙の周縁から空気を排出しつつ接着剤層を前記注入孔の周囲へ拡大形成し、
(4) 上記(3)を未だ注入孔とされていない前記孔のうちいずれかの孔を前記注入孔として繰り返して既に形成された接着剤層に連続させて接着剤層を形成する注入工程とを備え、
前記注入工程により前記接着剤層で前記スペーサを囲む接着方法。 - 前記穿孔工程及び前記配置工程の実行により、前記接着面内における前記スペーサ及び前記スペーサの周囲で開口する前記孔の配置を、当該スペーサと当該孔とが混在した配置とすることを特徴とする請求項1に記載の接着方法。
- 前記穿孔工程及び前記配置工程の実行により、前記接着面内に前記スペーサ及び前記スペーサの周囲で開口する前記孔がそれぞれ均等に分散するとともに、両者の相互の間隔が均等な配置とすることを特徴とする請求項1に記載の接着方法。
- 前記注入工程の前に、空気排出用の小孔を有し、前記間隙の周縁における前記接着剤の漏洩を止めるシール材で前記間隙の周縁を被うシール工程を備える請求項1、請求項2又は請求項3に記載の接着方法。
- 前記穿孔工程において、前記スペーサより小さな孔を設け、
前記配置工程において、前記スペーサの片面を他方の部材に接着し、前記スペーサの前記片面の反対面に接着剤を塗布し、その後、前記スペーサより小さな孔を前記スペーサ上に配置することを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一に記載の接着方法。 - 前記穿孔工程において、前記スペーサより小さな孔を設け、
前記配置工程において、前記スペーサの片面を他方の部材に接着し、その後、前記スペーサより小さな孔を前記スペーサ上に配置し、その後、前記スペーサ上に配置された孔から前記一方の部材と前記スペーサとの間に接着剤を注入することを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一に記載の接着方法。 - 前記注入工程において、一の注入孔に隣接する未だ注入孔とされていない他の孔への接着剤の到達を確認して前記一の注入孔からの接着剤の注入を終了し、前記一の注入孔に隣接する未だ注入孔とされていない他の孔のうちいずれかの孔へ注入孔を移行することを特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれか一に記載の接着方法。
- 前記注入工程において、既に注入孔とした孔を当該注入工程終了まで少なくとも接着材の流出を阻止する力で塞いだ上で次の孔からの注入に移行することを特徴とする請求項1から請求項7のうちいずれか一に記載の接着方法。
- 前記注入工程において、前記間隙の中央部からより周辺に順次前記注入孔を移行して前記接着剤層を中央から周辺へと拡大形成することを特徴とする請求項1から請求項8のうちいずれか一に記載の接着方法。
- 前記注入工程において、前記間隙の一側部からこれに相対する他の側部に向かって順次前記注入孔を移行して前記接着剤層を前記一側部から前記他の側部へと拡大形成することを特徴とする請求項1から請求項8のうちいずれか一に記載の接着方法。
- 使用する前記スペーサの前記接着剤層に平行となる断面を楕円、菱形その他の長手方向のある形状とし、前記注入工程における接着剤層の拡大方向にスペーサの長手方向が沿うように前記配置工程において前記スペーサを配置することを特徴とする請求項1から請求項10のうちいずれか一に記載の接着方法。
- 前記両部材のうち少なくとも一方が繊維強化樹脂複合材であることを特徴とする請求項1から請求項11のうちいずれか一に記載の接着方法。
- 前記スペーサとして強化繊維織物体を積層し樹脂を含浸して形成した繊維強化樹脂複合材の積層体を用い、前記配置工程において前記両部材を隔てる方向に前記織物体の積層方向を一致させて前記スペーサを配置することを特徴とする請求項1から請求項12のうちいずれか一に記載の接着方法。
- 前記接着剤として主剤と硬化剤を混合して硬化させる2液混合型の接着剤を用い、前記注入工程において主剤と硬化剤と混合して生成した接着剤を注入することを特徴とする請求項1から請求項13のうちいずれか一に記載の接着方法。
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