JP6475948B2 - 接合体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明は別の一側面において、第一の基材と、第二の基材と、第一の基材及び第二の基材を連結する接着剤層とを有する接合体であって、接着剤層の弾性率及び/又はマルテンス硬さが周縁部から中心部に向かって上昇しており、接着剤層は周縁部から中心部に向かって1cm毎にマルテンス硬さを測定したとき、マルテンス硬さが毎回1〜10N/mm 2 上昇する接合体である。
また、本発明は、更に別の一側面において、第一の基材及び第二の基材を準備する工程1と、第一の基材及び/又は第二の基材上に接着剤層を積層する工程2と、第一の基材及び第二の基材を接着剤層を介して貼り合わせた後に接着剤層を硬化させる工程3とを含む接合体の製造方法であって、工程2は硬化後の接着剤層の弾性率が周縁部から中心部に向かって上昇するように接着剤層の組成を変化させて行うことを含み、接着剤層は周縁部から中心部に向かって1cm毎にマルテンス硬さを測定したとき、マルテンス硬さが毎回1〜10N/mm 2 上昇する方法である。
本発明に係る接合体を構成する基材の材質としては、特に制限はないが、金属、樹脂、ガラス、セラミックス、木材及び紙が挙げられる。これらの材料の複数種類を組み合わせた複合材料やこれらの材料に別の材料を組み合わせた複合材料でもよい。
接着剤層を構成する接着剤の種類としては、限定的ではないが、二液型以上の接着剤を使用することが、接着剤の組成に変化を与えながら基材上に塗布して、接着剤を塗布する場所によって硬化後の接着剤の弾性率を変化させることができるので好適である。二液型以上の接着剤としては、二液型アクリル系、三液型アクリル系、四液型アクリル系、二液型エポキシ系、三液型エポキシ系、四液型エポキシ系、二液型ウレタン系、三液型ウレタン系、四液型ウレタン系、二液型シリコーン系、三液型シリコーン系、四液型シリコーン系が挙げられる。これらの中でも、常温で、速やかに硬化することの理由によりアクリル系の二液型以上の接着剤が好ましい。
本発明に係る接合体は、限定的ではないが、自動車、鉄道、船舶及び航空機等の輸送機、屋根、壁、建具及び床等の建材、更には電気・電子機器、事務機器及び家庭用品に至るまで幅広い構造体に適用可能である。これらのうち、特に構造用接着剤が使用された接着箇所をもつ接合体に好適に適用可能である。従って、本発明に係る接合体は、自動車や鉄道の車体といった車両部品、船舶の船体部品、航空機の機体部品、建造物の部品、電気・電子機器の部品、事務機器の部品、又は家庭用品の部品として提供され得る。
本発明に係る接合体の製造方法の一実施形態においては、第一の基材及び第二の基材を準備する工程1と、第一の基材及び/又は第二の基材上に接着剤層を積層する工程2と、第一の基材及び第二の基材を接着剤層を介して貼り合わせた後に接着剤層を硬化させる工程3とを含む。本発明に係る接合体を製造する上では、工程2において、硬化後の接着剤層の弾性率が周縁部から中心部に向かって上昇するように接着剤層の組成を変化させて行うことが肝要である。
(1)商品名「G-58K-15 A/B」(電気化学工業社製):
A剤はクメンハイドロパーオキサイド含有し、B剤はバナジルアセチルアセトナートを含有する。
硬化後の弾性率:1500〜2000MPa
(2)商品名「SC−8 A/B」(電気化学工業社製(試作品)):
A剤はクメンハイドロパーオキサイドを含有し、B剤はバナジルアセチルアセトナートを含有する。
硬化後の弾性率: 1〜50MPa
JIS K−6850に準拠した。一枚の鉄製の基材(サイズ:100×25×1.6mm)の片面にG−58K−15のA剤とSC−8のB剤を混合した接着剤を塗布し、もう一方の鉄製の基材(サイズ:100×25×1.6mm)と図7のような態様で直ちに重ね合わせて100μm程度の接着剤の厚みで貼り合わせた後、室温で24時間養生して試験用の接合体を作製した。接合面の塗布パターンは図6(b)に示すような四角形の塗布ラインを入れ子状に複数形成するパターンとなるように塗布機を用いて塗布した。この際、G−58K−15のA剤とSC−8のB剤の混合比を調節して接着剤層中の組成に変化を与えた。
各接合体における接着剤層中の弾性率を、図7に記載の矢印A(引っ張り方向に平行な方向で接着剤層の中心を通る線分)に沿った接着剤層の一端から他端までの10mmの間の複数箇所における接着剤の組成に基づいて測定した。具体的には、接着剤層中の測定希望部位における接着剤の組成に対応する接着剤の硬化物を別途作製し(サイズ:50×5×1mm)、これについて引っ張り弾性率を測定した。引っ張り弾性率(単位:MPa)は温度23℃、湿度50%の環境下で引張速度50mm/分でJIS K−7161:1994に準拠して測定した。結果を表1及び図8〜13に示す。
また、接着剤層における弾性率の変化が接着剤層における硬度に相関があることを確認するため、各接合体を引張り剪断方向へ荷重をかけて剥離後に、接着剤のマルテンス硬さを、引っ張り弾性率を求めた箇所と同一の箇所の接着剤層表面について以下の装置及び方法を用いてISO14577:2002に準拠して測定した。結果を表2及び図14〜19に示す。
装置:東陽テクニカ社製 薄膜硬度計(ナノインデンター) Nano Indenter G200(XPヘッド)
押し込み荷重:10mN
方法:10mNまでの荷重を負荷して10秒間保持したのち除荷することによって、マルテンス硬さを測定した。
(単位:N/mm2)
試験番号に応じた条件で上述した接合体を再度作製し、引っ張り剪断接着強さ測定用試料とした。引っ張り剪断接着強さ(単位:MPa)は、温度23℃、湿度50%の環境下で引張速度10mm/分で図7の引っ張り方向にJIS K−6850:1999に準拠して測定した。結果を表3に示す。
評価は以下のように行った。
◎:20MPa以上強度が発現した場合
○:10MPa以上強度が発現した場合
×:10MPa未満の強度が発現した場合
下記示す各種材料(100×25×3mm)の試験片に接着剤を塗布し、鏡面SUS(100×25×0.8mm)と直ちに重ね合わせて貼り合わせ後(接合条件は先と同様)、室温で24時間養生し、これを歪み評価試験用試料とした。評価は目視で行い、鏡面SUSの歪みの有無により判断した。結果を表3に示す。
材料:SUS、アルミ、CFRP
評価は以下のように行った。
◎:鏡面SUSに歪みが発生しなかった場合
○:鏡面SUSの接着領域の外周部のみ歪みが発生した場合
×:鏡面SUSの接着領域全体に歪みが発生した場合
11 第一の基材
12 第二の基材
13 接着剤層
14 周縁部
15 中心部
30 塗布装置
31 シリンジ
32 スタティックミキサー
34 ピストン
35 モータ
36 スピコン
40 塗布装置
41 シリンジ
42 スタティックミキサー
44 ピストン
45 モータ
46 スピコン
50 塗布装置
51 シリンジ
52 第一スタティックミキサー
53 第二スタティックミキサー
54 ピストン
55 モータ
56 スピコン
61 接着剤
62 基材
63 接着剤
64 基材
71 基材
72 基材
73 接着剤
Claims (14)
- 第一の基材と、第二の基材と、第一の基材及び第二の基材を連結する接着剤層とを有する接合体であって、接着剤層の弾性率及び/又はマルテンス硬さが周縁部から中心部に向かって上昇しており、接着剤層は周縁部から中心部に向かって1mm毎に弾性率を測定したとき、弾性率が毎回10〜500MPa上昇する接合体。
- 第一の基材と、第二の基材と、第一の基材及び第二の基材を連結する接着剤層とを有する接合体であって、接着剤層の弾性率及び/又はマルテンス硬さが周縁部から中心部に向かって上昇しており、接着剤層は周縁部から中心部に向かって1cm毎にマルテンス硬さを測定したとき、マルテンス硬さが毎回1〜10N/mm 2 上昇する接合体。
- 第一の基材と第二の基材が異種材料である請求項1又は2に記載の接合体。
- 接着剤層中で、弾性率の最も低い部位における弾性率に対する弾性率の最も高い部位における弾性率の比が2:1以上である請求項1〜3の何れか一項に記載の接合体。
- 接着剤層中で、弾性率の最も低い部位における23℃の弾性率が500MPa以下である請求項1〜4の何れか一項に記載の接合体。
- 接着剤層中で、弾性率の最も高い部位における23℃の弾性率が500MPa以上である請求項1〜5の何れか一項に記載の接合体。
- 接着剤層中で、マルテンス硬さの最も低い部位におけるマルテンス硬さに対するマルテンス硬さの最も高い部位におけるマルテンス硬さの比が3:1以上である請求項1〜6の何れか一項に記載の接合体。
- 接着剤層中で、マルテンス硬さの最も低い部位における23℃のマルテンス硬さが20N/mm2以下である請求項1〜7の何れか一項に記載の接合体。
- 接着剤層中で、マルテンス硬さの最も高い部位における23℃のマルテンス硬さが20N/mm2以上である請求項1〜8の何れか一項に記載の接合体。
- 車両部品である請求項1〜9の何れか一項に記載の接合体。
- 第一の基材及び第二の基材を準備する工程1と、第一の基材及び/又は第二の基材上に接着剤層を積層する工程2と、第一の基材及び第二の基材を接着剤層を介して貼り合わせた後に接着剤層を硬化させる工程3とを含む接合体の製造方法であって、工程2は硬化後の接着剤層の弾性率が周縁部から中心部に向かって上昇するように接着剤層の組成を変化させて行うことを含み、接着剤層は周縁部から中心部に向かって1mm毎に弾性率を測定したとき、弾性率が毎回10〜500MPa上昇する方法。
- 第一の基材及び第二の基材を準備する工程1と、第一の基材及び/又は第二の基材上に接着剤層を積層する工程2と、第一の基材及び第二の基材を接着剤層を介して貼り合わせた後に接着剤層を硬化させる工程3とを含む接合体の製造方法であって、工程2は硬化後の接着剤層の弾性率が周縁部から中心部に向かって上昇するように接着剤層の組成を変化させて行うことを含み、接着剤層は周縁部から中心部に向かって1cm毎にマルテンス硬さを測定したとき、マルテンス硬さが毎回1〜10N/mm 2 上昇する方法。
- 工程2は、第一液が硬化開始剤を含有し、第二液が硬化促進剤を含有し、硬化開始剤及び硬化促進剤以外の組成が、第一液と第二液で異なる二液型接着剤を第一の基材上に塗布することで行い、第一液と第二液の配合比率を変化させることで接着剤層の組成を変化させることを含む請求項11又は12に記載の接合体の製造方法。
- 工程1においては、第一の基材及び/又は第二の基材上に接着剤が渦巻き状又は入れ子状に塗布されることにより行われる請求項11〜13の何れか一項に記載の接合体の製造方法。
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