JP5335251B2

JP5335251B2 - 車体部材のヘミング接合方法および車体部材の接合構造

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Publication number: JP5335251B2
Application number: JP2008020602A
Authority: JP
Inventors: 勉宇佐見
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: JP2009178750A

Description

本発明は、自動車、産業用車両、その他の車両のドア等の車体部材を、異なる２種類の金属板からなるアウタパネルとインナパネルをヘミング接合して構成するための車体部材のヘミング接合方法、および該ヘミング接合方法により得られる車体部材の接合構造に関する。

ドア、エンジンフード、トランクリッド等の車体部材を製造する場合、アウタパネルとその裏面側に配置するインナパネルとを組み合わせ、アウタパネルの端縁部をインナパネルの端縁部を挟み込むように折り返し（ヘミング加工）、その端縁部同士を接合（ヘミング接合）する方法が知られている（特許文献１参照）。

上記の方法において、ヘミング接合は、アウタパネルとインナパネルの端縁部間に塗布した熱硬化性樹脂接着剤（構造用接着剤）を、焼付塗装工程において、塗装焼付炉内で加熱して硬化させ、パネル同士を固定するもので、パネル同士を接着剤で組み合わせた後、接着剤が焼付硬化するまでの間に、アウタパネルとインナパネルがずれ動くことを防止するための仮止めが行われている。

この場合の仮止めの方法は、折り返されたアウタパネルの端縁部側から摩擦攪拌接合することにより行われ、摩擦攪拌接合時の余熱によって前記熱硬化性樹脂接着剤を予備加熱して、アウタパネルとインナパネルを仮止めしているが、仮止め方法としては、この他に、接着剤に添加された球状体をヘミング加工時に食い込ませるものや（特許文献２参照）、スポット溶接、リベット接合、クリンチ接合等によるものが知られている。
特開２００７−１８５６９０号公報特開平１０−２５８３３１号公報

前記の剛性の高い構造用熱硬化性樹脂接着剤で固定するヘミング接合方法を、異種材料の組合せからなるアウタパネルとインナパネルの接合（例えば、アルミニウム材からなるアウタパネルと軟鋼からなるインナパネルの接合）に適用した場合、両パネルの線膨張係数の違いから接着剤を硬化させるときの入熱で部材の変形が生じるおそれがあるため、前記のパネル同士のズレ防止とは異なる目的で、摩擦攪拌接合によるより強固な仮止めを必要としている。

また、完成車体が直射日光を受けてアウタパネルが加熱されると、アウタパネルとインナパネルの線膨張係数の違いから、ヘミング接合部に大きな歪み応力が付加されて接着接合の破壊を招き、接着剤のシール機能の低下、両パネルの腐食が誘発されることも少なくない。

本発明は、上記の問題を解消するために、とくに適用する接着剤について試験、検討を重ねた結果としてなされたものであり、その目的は、ヘミング接合部に大きな歪み応力が付加されてもパネル材と接着剤間の接着接合の破壊を生じることがなく、改善された防水性を得ることも可能とする車体部材のヘミング接合方法、および該接合方法により得られる車体部材の接合構造を提供することにある。

上記の目的を達成するための請求項１による車両部材のヘミング接合方法は、異種材料の組合せからなるアウタパネルとインナパネルをヘミング接合して車体部材を構成する方法において、アウタパネルとインナパネルの相対向する部位の少なくとも一方に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、アウタパネルとインナパネルの端縁部との間に接着剤を挟むようにアウタパネルの端縁部を折り返すヘミング加工工程を有し、前記接着剤として、硬化したとき弾性を有する後記段落００１５〜００１７に記載のシリコーン樹脂接着剤または段落００１８〜００２０に記載のシリコーン変性エポキシ樹脂接着剤（以下、弾性接着剤という）を使用することを特徴とする。

請求項２による車体部材のへミング接合方法は、請求項１において、前記へミング加工工程の後に、アウタパネルとインナパネルとを仮止めすることを特徴とする。

請求項３による車体部材の接合構造は、請求項１または２に記載の車体部材のヘミング接合方法により得られる車体部材の接合構造であって、アウタパネルの端縁部とインナパネルの端縁部との間に接着剤を挟むようアウタパネルの端縁部がインナパネルの端縁部を包むように折り返されてなることを特徴とする。

本発明によれば、ヘミング接合部に大きな歪み応力の付加されても、歪み応力の多くは弾性接着剤が弾性的に変形することにより吸収されるから、パネル材と接着剤間の接着接合の破壊を生じることがない。また、弾性接着剤としてシリコーン樹脂接着剤を用いた場合には、改善された防水性を得ることもできるから、従来の構造用熱硬化性樹脂接着剤を用いた場合に実施されている防錆ワックスの塗布による防水を省略することができ、コスト低減が可能となる。

本発明は、異種材料の組合せからなるアウタパネルとインナパネルをヘミング接合して車体部材を構成する方法であり、アウタパネルとインナパネルの相対向する部位の少なくとも一方に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、アウタパネルとインナパネルの端縁部との間に接着剤を挟むようにアウタパネルの端縁部を折り返すヘミング加工工程を有する公知の方法において、前記接着剤として、前記特定のシリコーン樹脂接着剤またはシリコーン変性エポキシ樹脂接着剤からなる弾性接着剤を使用することを特徴とする。

弾性接着剤としては、シリコーン樹脂接着剤、シリコーン変性合成樹脂接着剤、例えばシリコーン変性エポキシ樹脂接着剤が好適に使用される。

シリコーン樹脂接着剤としては、とくに、下記（Ａ）〜（Ｅ）成分を混合したオルガノポリシロキサン組成物からなる接着剤が好ましい。
（Ａ）２５℃における動粘度が２５〜１，０００，０００ｃＳｔで、１分子当り少なくとも２つのビニル基を有するトリオルガノシロキシ末端封鎖ポリオルガノシロキサン、例えば、２５℃における動粘度が２５〜１，０００，０００ｃＳｔの両末端トリビニルシロキシ基封鎖のジメチルポリシロキサン。
（Ｂ）Ｒ¹ ₃ ＳｉＯ_0.5単位及びＳｉＯ₂単位からなり、Ｒ ¹ ₃ ＳｉＯ _0.5 単位とＳｉＯ₂単位との比が、０．２５〜０．９：１（単位式中、Ｒ¹ は置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。）の樹脂コポリマー、例えば、ジメチルビニルシロキシ基およびトリメチルシロキシ基とＳｉＯ₂から構成される樹脂コポリマー。

（Ｃ）次の一般式、Ｒ² _a(Ｈ) _b ＳｉＯ_[4-(a+b)]/2（式中、Ｒ² は置換又は非置換の一価の炭化水素基を示し、ａは０〜３から選ばれる正数、ｂは０．１〜３から選ばれる正数、ａ＋ｂは１〜３から選ばれる正数を示す）で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、例えば、平均構造式（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ（ＳｉＨ（ＣＨ₃）Ｏ）_８Ｓｉ（ＣＨ₃）₃で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン。
（Ｄ）１分子中に、少なくとも１個のアルコキシ基および／またはエポキシ基を有し、かつ１分子中に少なくとも１個のケイ素原子に結合した水素原子を有するシランまたはオルガノポリシロキサン、例えば、（ＣＨ ₃ Ｏ） ₃ ＳｉＨ。
（Ｅ）触媒量の白金族化合物、例えば、塩化白金酸６水塩の２−エチルヘキサノール溶液。

（Ａ）成分１００重量部に対して、（Ｂ）成分を２５〜１５０重量部、（Ｃ）成分を０．１〜４０重量部、（Ｄ）を成分０．１〜１０重量部配合するのが好ましく、また、上記の組成物には、必要に応じて白金触媒抑制剤を添加するのが好ましい。この他、無機質充填剤、耐熱剤、難燃剤、顔料などを添加することもできる。

シリコーン変性エポキシ樹脂接着剤としては、とくに、下記（Ａ）〜（Ｄ）成分からなるエポキシ樹脂接着剤組成物が好適に使用される。
（Ａ）多価フェノールのポリグリシジルエーテル、例えば、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂。
（Ｂ）多価フェノールのアルキレンオキシド付加物のポリグリシジルエーテル、例えば、ビスフェノールＡのＰＯ付加物のジグリシジルエーテル。

（Ｃ）液状樹脂で、−１３０〜−４０℃のガラス転移点を有し、且つエポキシ基および／またはアミノ基と反応する、ケイ素原子に直結しない非加水分解性官能基を有するもの、例えば、エポキシ／ポリエーテル変性オルガノポリシロキサン。
（Ｄ）ポリアミン、例えば、ポリアミドアミン。

（Ａ）成分５〜５０％、（Ｂ）成分５〜５０％、（Ｃ）成分１〜３０％、（Ｄ）成分３〜５０％の割合で配合するのが好ましく、組成物には、さらに、硬化物の機械的強度などを向上させるために、マイカなどの薄片状無機充填剤、硬化物と被着体との界面接着性を良好にするために、浸透剤などを添加することができる。

本発明による車体部材のヘミング接合方法を自動車のドアの接合を例として図面により説明すると、ドアを構成する材料として、車外側に面するアルミニウム材（アルミニウム合金材を含む）からなるアウタパネル１と、その裏側（車室側）に位置する軟鋼材からなるインナパネル２を準備し、アウタパネル１とインナパネル２の相対向する部位の少なくとも一方、例えば、インナパネル２の端縁部２Ａに相対向するアウタパネル１の端縁部１Ａ内側に前記の弾性接着剤３を塗布する（接着剤塗布工程）。

つぎに、図２に示すように、アウタパネル１の端縁部１Ａをインナパネル２側に折り返す。すなわち、アウタパネル１とインナパネル２の間に塗布した弾性接着剤３を挟むようにして、アウタパネル１の端縁部１Ａを折り返す。（ヘミング加工工程）これにより、アウタパネル１の端縁部１Ａとインナパネル２の端縁部２Ａとの間に弾性接着剤３を挟むようアウタパネル１の端縁部１Ａがインナパネル２の端縁部２Ａを包むように折り返されてなる車体部材の接合構造（ドアＤ）が形成される。

ヘミング加工工程により接合されたドアＤは、自動車の車体に組付けられ、車体のまま脱脂、水洗、化成処理、水洗、電着塗装、水洗、焼付け、中塗り塗装、焼付け、上塗り塗装、焼付けの各工程に送られ、ドアＤは、塗装、焼付けされ、その際、塗布された弾性接着剤３も焼付け硬化し、アウタパネル１とインナパネル２が確実に接合される。

なお、アウタパネルとインナパネルとを弾性接着剤により組み合わせた後、弾性接着剤を焼付け硬化させるまでの間に、アウタパネルとインナパネルがずれ動くことを防止するために、アウタパネルとインナパネルを仮止めする工程を行うこともできる。仮付け手段としては、スポット溶接による方法、摩擦攪拌接合による方法など、公知の方法を適用することができる。

従来の剛性の高い構造用接着剤を用いた場合には、加熱された場合、アウタパネルとインナパネルの線膨張係数の違いから、ヘミング接合部に大きな歪み応力が付加されて接着接合の破壊を招き易かったが、本発明による弾性接着剤により固定した場合には、ヘミング接合部に付加される歪み応力の多くは、接着剤が弾性変形することにより吸収され、パネルと接着剤間の接着接合の破壊を防ぐことが可能となる。

以上、本発明による自動車ドアの接合について説明したが、本発明の車体部材のヘミング接合方法は、ドアの他、例えば、エンジンフード、トランクリッドなどの車体部材の接合にも適用することができる。また、アウタパネルとインナパネルの材質は、アルミニウム材、鉄材に限定することなく、種々の金属材料を組み合わせることができる。

以下、本発明の実施例について説明ずる。なお、この実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１
２５℃における動粘度が約１００，０００ｃＳｔの両末端トリビニルシロキシ基封鎖のジメチルポリシロキサン（成分）を１００重量部、ジメチルビニルシロキシ基およびトリメチルシロキシ基とＳｉＯ₂から構成される樹脂コポリマー（単官能性単位の比は０．８：１）（成分）を７０重量部、平均構造式（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ（ＳｉＨ（ＣＨ₃）Ｏ）_８Ｓｉ（ＣＨ₃）₃で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン（成分）を４．８重量部、（ＣＨ ₃ Ｏ） ₃ ＳｉＨを２．０重量部、塩化白金酸６水塩の２−エチルヘキサノール溶液を０．３重量部、白金触媒抑制剤として、１−エチニルシクロへキサン−１オールを０．５重量部からなる組成物（シリコーン樹脂接着剤）を調製した。

調製された上記シリコーン樹脂接着剤を、以下に示すように、ヘミング接合部に適用して試験材を作製し、耐久試験を行った。

試験材の作製：インナパネル２として冷間圧延鋼板（ＳＰＣ板厚０．８ｍｍ）、アウタパネル１としてアルミニウム合金板（Ａ６０６１−Ｔ４、板厚１ｍｍ）を使用し、図１に示すように前記シリコーン樹脂接着剤を塗布し、図２に示すようにヘミング加工（長さ方向の両端部をヘミング加工し、ヘミング加工部の折り曲げ長さは５ｍｍとする：図３参照）し、ヘミング加工後、常法に従って脱脂、水洗、化成処理（リン酸亜鉛処理）、水洗、電着塗装、水洗、焼付け処理（１７０℃で２０分）を行って、図３に示すように、長さ７００ｍｍ、幅１００ｍｍの試験材を作製した。

耐久試験：作製された試験材について、（１）８０℃−９５％ＲＨで８ｈ、（２）−４０℃で８ｈ、（３）塩水噴霧試験８ｈを１サイクルとするサイクル試験を１００サイクル（２４ｈ（１日）を１サイクルとする）実施した。

サイクル試験後、接着剤とアルミニウム合金板および冷間圧延鋼板との間の接着状況を確認したところ、接着剤と両金属板とは剥離することなく接着状態を保持しており、無理に剥離したところ、接着剤中で破壊（接着剤の凝集破壊）した。なお、アウタパネルとインナパネルを前記接着剤で組み合わせてから、塗装、加熱硬化させるまでの間におけるアウタパネルとインナパネルのズレは認められなかった。

比較例１
接着剤として、サンスター技研株式会社のエポキシ樹脂系接着剤（構造用熱硬化性樹脂接着剤）、ペンギンセメント＃１０８６Ｈを適用した以外は、実施例１と同様にして試験材を作製し、実施例１と同じ耐久試験を実施して、サイクル試験後における接着剤とアルミニウム合金板および冷間圧延鋼板との間の接着状況を確認したところ、接着剤と両金属板とは界面剥離しているのが認められた。

本発明による車両部材のヘミング接合方法の接着剤塗布工程を示す一部断面図である。本発明による車両部材のヘミング接合方法のヘミング加工工程を示す一部断面図である。実施例で用いられた試験材の一部を示す概略断面図である。

符号の説明

１アウタパネル
２インナパネル
１Ａアウタパネルの端縁部
２Ａインナパネルの端縁部
３弾性接着剤
Ｄドア

Claims

異種材料の組合せからなるアウタパネルとインナパネルをヘミング接合して車体部材を構成する方法において、アウタパネルとインナパネルの相対向する部位の少なくとも一方に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、アウタパネルとインナパネルの端縁部との間に接着剤を挟むようにアウタパネルの端縁部を折り返すヘミング加工工程を有し、前記接着剤として、硬化したとき弾性を有する下記（１）または（２）の接着剤を使用することを特徴とする車体部材のへミング接合方法。
（１）下記（Ａ）〜（Ｅ）成分を混合したオルガノポリシロキサン組成物からなる接着剤で、（Ａ）成分１００重量部に対して、（Ｂ）成分を２５〜１５０重量部、（Ｃ）成分を０．１〜４０重量部、（Ｄ）成分を０．１〜１０重量部配合してなるシリコーン樹脂接着剤。
（Ａ）２５℃における動粘度が２５〜１，０００，０００ｃＳｔで、１分子当り少なくとも２つのビニル基を有するトリオルガノシロキシ末端封鎖ポリオルガノシロキサン。
（Ｂ）Ｒ ¹ ₃ ＳｉＯ _0.5 単位及びＳｉＯ ₂ 単位からなり、Ｒ ¹ ₃ ＳｉＯ _0.5 単位とＳｉＯ ₂ 単位との比が、０．２５〜０．９：１（単位式中、Ｒ ¹ は置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。）の樹脂コポリマー。
（Ｃ）次の一般式、Ｒ ² _a (Ｈ) _b ＳｉＯ _[4-(a+b)]/2 （式中、Ｒ ² は置換又は非置換の一価の炭化水素基を示し、ａは０〜３から選ばれる正数、ｂは０．１〜３から選ばれる正数、ａ＋ｂは１〜３から選ばれる正数を示す）で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン。
（Ｄ）１分子中に、少なくとも１個のアルコキシ基および／またはエポキシ基を有し、かつ１分子中に少なくとも１個のケイ素原子に結合した水素原子を有するシランまたはオルガノポリシロキサン。
（Ｅ）触媒量の白金族化合物。
（２）下記（Ａ）〜（Ｄ）成分からなるエポキシ樹脂接着剤組成物で、（Ａ）成分５〜５０％、（Ｂ）成分５〜５０％、（Ｃ）成分１〜３０％、（Ｄ）成分３〜５０％の割合で配合してなるシリコーン変性エポキシ樹脂接着剤。
（Ａ）多価フェノールのポリグリシジルエーテル。
（Ｂ）多価フェノールのアルキレンオキシド付加物のポリグリシジルエーテル。
（Ｃ）液状樹脂で、−１３０〜−４０℃のガラス転移点を有し、且つエポキシ基および／またはアミノ基と反応する、ケイ素原子に直結しない非加水分解性官能基を有するもの。
（Ｄ）ポリアミン。
前記へミング加工工程の後に、アウタパネルとインナパネルとを仮止めすることを特徴とする請求項１記載の車体部材のへミング接合方法。
請求項１または２に記載の車体部材のヘミング接合方法により得られる車体部材の接合構造であって、アウタパネルの端縁部とインナパネルの端縁部との間に接着剤を挟むようアウタパネルの端縁部がインナパネルの端縁部を包むように折り返されてなることを特徴とする車体部材の接合構造。