JPH01121383A - 金属部材同志の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属構造体の部材同志を接合する方法に関する
。本発明の方法は一般的に広い用途を有するが、最初本
方法は損傷または破損したプレホーム構造体、例えば自
動車において使用するために次第に提案されつつある接
着剤接合した荷重負担アルミニウム金属構造体、の修理
のために開発された。

自動車の破損車体鋼パネルの修理に常温硬化性二液式接
着剤を用いる修理方法は案出されている。

しかし、これらの接着剤修理部には大応力を支持させる
ことができない。悪環境下で大きな力の種々の負荷モー
ドに耐えさせることができる接着剤によるアルミニウム
構造体の修理手段が要求されている。このような情況下
では、常温硬化性接着剤は、水及び／または高温度によ
る可塑化効果の結果としてクリープ破損の欠点を示する
。常温硬化性接着剤の組成処方をどのように変えても、
この問題を解決することができない、なんとなればその
欠点は常温硬化性接着剤材料の低交叉結合密度からもた
らされるものであるからである。

本発明では、原則として一層強い接着結合を与える熱硬
化性接着剤を用いる。硬化を行なわせるために作業現場
で接着剤に対してどのように熱を加えるかの問題が残こ
る。そのような加熱のためには下記のような種々の操作
が利用できる。

−構造体全体を炉中に入れることができる。これによる
−問題は、構造体が大きすぎて炉に入らないことがある
ことである。別の難点は、この方法では必然的に構造体
全体を加熱するので、その熱が、例えば予め作られてい
る接着剤結合部、電気配線、熱可塑性部品等を含む他の
部分を損傷することがありうることである。

一硬化されるべき接着剤を含む領域に高温気体（空気ン
を吹き付げろ方法がある。

この方法での問題は、熱移動であり、殊にアルミニウム
構造体において、局部的高温の維持のためには、伝導に
よる急速な熱損失を補うために高熱入力が必要とされる
。

一接触加熱法。多様な柔軟パッド及びバンド（包帯）が
入手利用できるが、可及的に良好な接触をなすにはヒー
ターの慎重な固定及び保持が必要とされる。この方法は
、補修部分が複雑な三次元形状を覆っている場合、ある
いは両側からの接近ができない場合には、困難である。

−赤外線照射加熱法。この方法は、伝導による迅速な熱
損失に対抗するのに足る熱入力を供給しうる。金属（例
えばアルミニウム）表面の反射性により問題が生じうる
。その反射性は、金４による熱吸収を低減させ、あるい
は赤外線ランプの過熱を生じさせまたはんだ付は接続を
溶融させうる。

本発明は赤外線照射による加熱を採用し、上記の如き諸
問題を克服する方法を提供する。本発明による、金属構
造体の部材同志を接合する方法は、金属構造体の部材の
接合表面同志の間に熱硬化性接着剤を適用し、その接着
剤の付近の構造体の外表面に赤外線吸収被覆を適用し、
そしてその被覆付き表面へ赤外線を当てることにより接
着剤を硬化させることからなる。接着剤は、被覆付き表
面から伝導される熱によって硬化される。

このようにして赤外線吸収被覆を用いることによυ下記
のようないくつかの利点が生じる。

−反射が低減され、それにより、赤外線ランプが過熱さ
れる問題及びはんだ付は接続部の溶融の問題が回避され
る。一般に、赤外線ランプの寿命はランプを過熱しない
状態で使用した場合にのみ保証される。

一赤外線吸収被覆の下の金属への熱移動効率が改善され
る。その結果として、より少数の、またはより小型の赤
外線ランプを使用することができ、かくして資本及び操
業コストの両者を節減しうる。

−赤外線吸収被覆の下の構造体部分と構造体のその他の
部分との間に（そのような被覆を用いない場合よりも）
大きな温度傾斜が生じる。これは、構造体のその他の部
分の損傷を回避し、また接着剤を硬化させるのに必要な
熱入力量を低減させる。

金属の種類に関しては、本発明は一般的な金属に応用し
うる。しかし、前記のように、本発明方法は被接合部材
がアルミニウムであるときに殊に有用であると考えられ
る。ここに「アルミニウム」なる用語は、高純度アルミ
ニウム及びアルミニウム高含量合金を包含するものであ
る。接着剤及び赤外線吸収被覆を適用する金属表面の状
態は余り重要ではない。例えば、アルミニウムの場合に
、我々の欧州特許出願第１２７３４３号及び第１８１１
６８号に記載の如き予備処理を、アルミ　　　゛ニウム
表面に施すこともできる。またそのように予備処理され
る表面は、例えば、我々の欧州特許出願第２２５６９１
号に記載の如き、剥離可能ラッカーによって予め保護さ
れていてもよい。

熱硬化性接着剤の種類は余り重要ではない。多数の適当
な接着剤が市販されている。例えば商標「Ｘ８７２６５
」（３Ｍ社）のものがあり、このものは１２０℃で１時
間以下で硬化する。ある特定の接着剤が特定の環境中で
の使用に適当であるか否かは、簡単な一般的試験によっ
て容易に判定できる。

赤外線吸収被覆は、裸の金属表面よりも可成り良好に赤
外線を吸収するようなものが選定される。

それは、接着剤を硬化させるのに必要な熱に対して安定
であるように処方されるのが好ましい。熱安定性である
アクリル樹脂は、補修が完了したときに溶剤で容易に除
去しうるような黒色ラッカーの処方に使用しつる。純粋
なアクリルラッカーは、使用される高表面温度において
、分解せず、発煙せず、あるいは有害蒸気を発生しない
という利点を有する。

被覆は、ラッカーまたは粉末の形態で適用され、焼付け
された有機質であってよ（、あるいは陽極酸化処理し次
いで有機染料で着色することにより、または電解蒸着法
により、作られた無機質であってもよい。

被覆は、−船釣には、暗色系に着色して椰射熱の吸収を
増加するようにするが、必ず黒色でなければならないと
いうことはない。被覆は、バインダー（普通は有機バイ
ンダー）中に暗色物質を溶解または分散させたラッカー
であってよい。赤外線の吸収を向上させるためにマット
仕上となるように被覆を処方してもよい。例えば、ファ
ーネスブラックめようなカーボンブラックをアクリル樹
脂バインダー中に配合することができる。被覆の厚さは
、赤外線の吸収を増大するのに有効である限り、余り重
要ではない。一般には、被覆は、赤外線ランプに対面し
てそれによって加熱されるべき表面にのみ適用され、加
熱される必要のない表面、あるいは比較的低温に保持さ
れなければならない表面部分には被ａを付けない。

下記の実施例により本発明をさらに説明する。

実施例１゜ 下記の試験は黒ラッカー適用によって達成されつる温度
差を明かにする。

試験片は１．６龍厚「補修パッチ」からなる対称アルミ
ニウム構造であり、そのパッチにより接着剤付きのｌ、
□ｍｌ”’損傷領域」を覆った。接着剤は前記の商標「
ＸＢ７２６５」の市販品であった。

補修パッチの左側面に黒色ラッカーを塗布し、右側面は
通常のロール仕上面のままであった。ラッカーは下記の
処方であった。

ファーネスブラック顔料　　　　　２０部補修パッチに
このラッカーをハケ塗りし、室温で乾燥させた。この補
修パッチを、中波長ＪＲランプ（ｌｔＦ）からの赤外線
に均一に露光させた。

照射領域は２００Ｘ６００ｍ！１であった。補修パッチ
の下の接着剤層の温度を白金抵抗熱電対でモニターした
。その平衡温度として下記の値が記録された。

ロール仕上面金属の下　　　　１１０℃黒色ラッカー塗
布金属の下　　１４５℃実施例２゜ この実施例は、３０分間１６０℃の対流空気炉中で従来
法で硬化させた単一ラップ接着剤接合及び−面側からの
みの照射下に同温度で３０分間硬化させた単一ラップ接
着剤接合についての比較データを示す。

慣用炉加熱機構は、被接着材をまず加熱し、次いで接着
剤を加熱するよ５になっており、接着剤よりも低温度に
ある被接着材に対して接着剤が接合される時点はない。

しかしながら、一方側の面からの接着剤接合部の照射は
、接着剤よシも低温度にある被接着材に対して接着剤が
接合されるよ５な状態が生じつる。

すなわち接着剤は照射側からの伝導によシ加熱され、次
いで、照射されていない側の被接着剤を加熱しなければ
ならない。（はとんどの補修物に対しては、多くの場合
一方側のみからのみ接近できるにすぎないから、両側か
ら補ＩＣ物を照射できないことは明かであろう）。上記
の三方法で硬化させた接着剤接合部の初期強度、及び中
性塩水噴霧での耐久性を下表に示す。表に示した破損応
力は、２Ｑ□ａ＋ｓ＋２のオーバーラツプ面積で１．６
１厚のアルミニウムで作った単一ランプ接合（実施例１
と同じ黒色ラッカー使用）によって得られた値である。

接着剤　硬化法　温度　時間　初期強度　最終強度Ａ　
　　１．Ｒ，１６０３０１８，６１７，８Ｂ　　　１．
Ｒ，１６０３０１９，０１９，８Ａ　　　炉　　１６０
　　３０　　　２０．５　　　２０．７Ｂ　　　炉　　
１６０　　３０　　　２０．５　　　２１．５畳　４３
℃での中性塩水噴霧２０週間試験後破損自動車を「ブラ
ックホーク（Ｂｌａｃｋｈａｗｋ：商標）」治具で引き
伸ばして形を整えた。その破損自動車のしわくちゃのボ
ックス部分を切り去った。そのボックス部分に丁度合う
ようない（つかのアルミニウム片を切り出して、これを
破損領域にさしわたした。それらのアルミニウム片は重
液式接着剤で破損領域に付けてリベット止めした。

補修帯域に対応する構造の外面に黒色ラッカーを付けた
。熱感受性ブレーキパイプをホイルでシールド保護した
。補修部を２個のＩＲランプ（１ｆ）で加熱することに
よ５１５０℃で３０分間硬化させた。このようにした補
修は全（効果的であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属構造体の部材の接合表面同志の間に熱硬化性接
   着剤を適用し、その接着剤の付近の構造体の外表面に赤
   外線吸収被覆を適用し、そしてその被覆付き表面へ赤外
   線を当てることにより接着剤を硬化させることからなる
   、金属構造体の部材同志の接合方法。 ２、部材はアルミニウム製である請求項１記載の方法。 ３、損傷したプレホーム構造体の修理のために使用され
   る請求項１または２記載の方法。 ４、構造体は、自動車の部分をなすアルミニウムの接着
   剤接合された荷重負担構造体である請求項１〜３のいず
   れかに記載の方法。 ５、赤外線吸収被覆はアクリル樹脂ベースの黒色ラツカ
   ーである請求項１〜４のいずれかに記載の方法。 ６、赤外線吸収被覆を構造体の外表面の一部分にのみ適
   用し、それを取り囲む表面部分には被覆を付けない請求
   項１〜５のいずれかに記載の方法。