JPH10140125A - パネル用剛性補強材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯蔵安定性及び硬化性に優れ、必要であれば
耐食性の懸念をさけるために電着塗装後にパネルに貼り
付け、中塗り、上塗りなどの比較的低い焼き付け温度で
も十分硬化して所定の性能を発揮することが可能なパネ
ル用剛性補強材を提供する。 【解決手段】 エポキシ樹脂混合物と、硬化剤と、カー
ボンブラックとを含有する１液加熱硬化エポキシ樹脂組
成物から成るシート材の片面に、表皮材としてのステン
レス又はアルミニウムの薄板を積層して成る剛性補強材
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の車体パネ
ルに用いられる剛性補強材に係り、更に詳細には、貯蔵
安定性が優れ、比較的低い温度で短時間に硬化すること
のできるエポキシ樹脂系のパネル用剛性補強材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の車体軽量化に伴い、車体パネルの
薄肉化が進みつつある中で、パネルの剛性不足を補うた
めに、剛性補強材と呼ばれる材料が多用されている。か
かる剛性補強材としては、エポキシ樹脂系シートの片面
に、表皮材としてのステンレスやアルミニウムの薄板を
積層したシート状のものが用いられている。このシート
状の剛性補強材は自動車に用いられている板厚の薄い鋼
板などの補強には優れた効果を発揮することが知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな剛性補強材の使用部位としては、車体パネルのうち
でも地面に対して垂直な部位が多く、上述のエポキシ樹
脂系剛性補強材にあっては、塗装オーブンでエポキシ樹
脂が硬化する際に、剛性補強材を貼り付けた位置からず
れて硬化したり、脱落するという現象がしばしば起こ
る。また、この現象は、特に、パネル部品に剛性補強材
を貼り付け、未硬化の状態で海外へ移送する場合に顕著
に発生するという課題があった。なお、本発明者は、か
かる現象には剛性補強材の貯蔵安定性が関係しており、
剛性補強材を製造してから使用するまで長期に亘り保管
されたり、パネルに貼り付けたまま未硬化の状態で放置
されると、接着面のエポキシ樹脂層に水分が吸着し、未
硬化時のエポキシ樹脂の粘着力が低下することに起因す
ることを知見した。

【０００４】一方、剛性補強材は、車体を溶接などで組
み立てる車体工程で貼り付けられるため、剛性補強材を
貼り付ける下地は未処理の鋼板であり、鋼板には剛性補
強材に対し高度な耐食性が要求されていた。これに対
し、電着塗装終了後に補強材を貼り付ければ耐食性に対
する懸念は消滅するが、中塗り、上塗りの塗装焼き付け
オーブンでは、一般に焼き付け温度が１２０〜１６０
℃、焼き付け時間が２０分前後で、従来のエポキシ樹脂
系剛性補強材を十分に硬化させるには不十分な焼き付け
条件となっており、エポキシ樹脂の硬化不足により本来
の性能が安定して得られないという課題があった。

【０００５】本発明は、上述のような課題や知見に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、貯蔵
安定性及び硬化性に優れ、必要であれば耐食性の懸念を
避けるために電着塗装後にパネルに貼り付け、中塗り、
上塗りなどの比較的低い焼き付け温度でも十分硬化し
て、所望の性能を発揮することが可能なエポキシ樹脂系
のパネル用剛性補強材を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意研究した結果、特定のエポキシ樹脂系混
合物や硬化剤その他の材料を特定の配合で用いることに
より、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完
成するに至った。

【０００７】即ち、本発明のパネル用剛性補強材は、１
液加熱硬化型エポキシ樹脂組成物から成るシート材の片
面に、アルミニウム又はステンレス製の薄板を積層して
成るパネル用補強材であって、上記１液加熱硬化型エポ
キシ樹脂組成物が、（１）液状エポキシ樹脂と固形エポ
キシ樹脂との重量比が１／９〜９／１のエポキシ樹脂混
合物１００重量部と、（２）次の一般式

【化２】 （式中のＲ₁、Ｒ₂は炭素数１〜５のアルキル基、Ｘは炭
素数１〜５のアルキレン基を示す。）で表されるアミノ
化合物とエポキシ樹脂とをアミノ基１当量につきエポキ
シ基１〜２当量の割合で反応させて得られるエポキシ−
アミン付加物に対し、フェノール化合物を反応させて得
られる硬化剤１５〜３５重量部と、（３）カーボンブラ
ック１〜１０重量部と、を含有することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のパネル用剛性補強
材について詳細に説明する。本発明のパネル用剛性補強
材は、所定のエポキシ樹脂混合物（１）と、硬化剤
（２）と、カーボンフラック（３）とを含有する１液加
熱硬化型エポキシ樹脂組成物から成るシート材と、アル
ミニウム又はステンレス製の薄板とを備える。ここで、
上記エポキシ樹脂混合物（１）は、１分子中に１個より
多くのエポキシ基を有するエポキシ樹脂から成り、粘着
性を有するシート材にする必要があることから、液状エ
ポキシ樹脂と固形エポキシ樹脂を混合している。混合比
は、粘着性を発現させるために、液状エポキシ樹脂と固
形エポキシ樹脂の重量比を１／９〜９／１の範囲で変動
させることが必要である。

【０００９】ここで用いる液状又は固形エポキシ樹脂の
例としては、ビスフェノールＡやビスフェノールＦから
誘導される液状及び固形エポキシ樹脂や、ビスフェノー
ルＡ又はビスフェノールＦにエチレンオキシド又はプロ
ピレンオキシドを２〜２０モル付加した化合物から誘導
されるエポキシ樹脂など、通常、接着剤に用いられてい
るエポキシ樹脂を挙げることができる。

【００１０】また、上記硬化剤（２）は、所定のアミノ
化合物とエポキシ樹脂とを反応させてエポキシ−アミン
付加物を得、更にこれにフェノール化合物を反応させて
得られる。ここで、硬化剤（２）の原料として使用する
一般式

【化３】 （式中のＲ₁、Ｒ₂は炭素数１〜５のアルキル基、Ｘは炭
素数１〜５のアルキレン基）で表されるアミノ化合物と
しては、例えば、ジメチルアミノプロピルアミン（ＤＭ
ＡＰＡ）、ジエチルアミノプロピルアミン（ＤＥＡＰ
Ａ）、ジブチルアミノプロピルアミン（ＤＢＡＰＡ）、
ジメチルアミノエチルアミン（ＤＭＡＥＡ）などがあ
る。

【００１１】更に、これらのアミノ化合物と反応させる
エポキシ樹脂としては、上述のエポキシ樹脂（１）で例
示したものに加え、例えば、ブチルグリシジルエーテ
ル、フェニルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリ
レートなどのモノエポキシ化合物が使用できる。

【００１２】これらエポキシ樹脂とアミノ化合物との反
応物であるエポキシ−アミン付加物は、アミノ基１当量
に対しエポキシ基１〜２当量の割合で反応させて得られ
る。アミノ基１当量に対しエポキシ基１当量未満では、
得られる剛性補強材の貯蔵安定性が不十分となり、２当
量を超えると、エポキシ−アミン付加物製造時にゲル化
し目的とするものが得られない。なお、エポキシ−アミ
ン付加物は、両者を上述の割合で混合して適当な有機溶
媒中６０〜１２０℃の温度で数時間反応させて得ること
ができる。

【００１３】次にこのエポキシ−アミン付加物にフェノ
ール化合物を反応させ、硬化材（２）を得るが、このフ
ェノール化合物としてはフェノール／ホルマリン樹脂、
クレゾール／ホルマリン樹脂などのフェノールノボラッ
ク樹脂、クレゾールノボラック樹脂などがあり、更にビ
スフェノールＡ、ビスフェノールＦなどの多価フェノー
ル化合物などが挙げられる。これらエポキシ−アミン付
加物とフェノール化合物の反応は、エポキシ−アミン付
加物１重量部に対し、フェノール化合物を０．１〜０．
８重量部用いることが好ましい。０．１重量部未満では
剛性補強材の貯蔵安定性が不十分となる場合があり、
０．８重量部を超えると、エポキシ−アミン付加物製造
時にゲル化することがあり、好ましくない。なお、この
反応は、１〜５時間で８０〜２００℃の条件で行うのが
好ましい。

【００１４】このようにして得られた硬化剤の軟化点
は、１液加熱硬化型エポキシ樹脂組成物を粘着性を有す
るシート材に加工する点から、６０〜１２０℃の範囲に
あることが好ましい。得られた硬化剤はエポキシ樹脂混
合物（１）に対し１５〜３５重量部用いることができ
る。硬化剤量が１５重量部未満であると硬化不足とな
り、他方３５重量部を超えると未反応硬化剤が多くなり
性能が低下し、特に貯蔵後の性能低下が著しくなる。ま
た、硬化剤（２）は、酸無水物、ジシアンジアミド、メ
ラミン、ヒドラジド、イミダゾール類等、従来の潜在性
硬化剤と併用することも可能である。

【００１５】次に、カーボンブラック（３）の使用目的
は樹脂層の補強効果にあり、エポキシ樹脂混合物（１）
１００重量部に対し、１〜１０重量部配合する。１重量
部未満では硬化時に樹脂層が流動しやすくなり、パネル
から補強材がずれる場合があり、１０重量部を超えると
補強材の製造上、混練が困難となるとともに、樹脂層の
粘着性が失われパネルから補強材の脱落を招く場合があ
る。また、本発明の剛性補強材には必要に応じて他の添
加剤を使用してもよい。かかる添加剤の例としては、例
えばアルミナ、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、硅酸
カルシウムなど、これらに類似するものがあげられる。

【００１６】得られた硬化剤（２）を粉末状に粉砕した
後、カーボンブラック（３）とともにエポキシ樹脂混合
物（１）に配合して、粘着性を有する半固形状の１液加
熱硬化型エポキシ樹脂組成物とする。更にこれをシート
状に成形して、この片面に表皮材としてステンレス又は
アルミニウムの薄板をロールなどを用いて積層すること
により、本発明の剛性補強材を得ることができる。

【００１７】ステンレス又はアルミニウムの薄板は、シ
ート材樹脂層に応力が加わった時に変形を抑える拘束層
の役割を果たし、樹脂層が薄くても高い補強効果を発揮
する。板厚は、特に制限されないが、剛性補強材の重量
及びコスト面から、一般に０．０５〜０．５ｍｍ程度の
ものが好適に用いられる。ステンレス又はアルミニウム
を用いるのは剛性補強材の保管中及び使用中において、
錆の発生を防ぐためである。

【００１８】また、シート材樹脂層の厚さは、特に制限
されないが、剛性補強効果と重量の関係から、一般には
０．５〜３．０ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ
より薄いと補強効果に劣り、３．０ｍｍより厚いとその
自重のため脱落する可能性があるためである。

【００１９】本発明の剛性補強材では、焼付硬化するま
でのパネルとの接着は、シート材樹脂層の粘着力で維持
することになるため、樹脂層に適度な粘着力をもたせる
必要がある。このために必要な添加剤、例えば、可塑剤
や、エポキシ樹脂の低粘度品などの反応性希釈剤など必
要に応じて用いることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。なお、以下の３種類の硬化剤を製造し、
実施例や比較例で用いた。

【００２１】（硬化剤Ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂「エピコート＃８２８」１００ｇに対しジエチルア
ミノプロピルアミン（ＤＥＡＰＡ）５９ｇを準備し、こ
のアミン化合物に上記エポキシ樹脂を徐々に加え、１０
０℃で４時間反応させ、得られたエポキシ−アミン付加
物にフェノールノボラック樹脂（軟化点１００℃）４
７．７ｇを１５０℃で２時間反応させ、硬化剤Ａを得
た。

【００２２】（硬化剤Ｂ）ジエチルアミノプロピルアミ
ン（ＤＥＡＰＡ）６６ｇ、ビスフェノールＡエポキシ樹
脂「エピコート＃８２８」１２６ｇ、フェニルグリシジ
ルエーテル８ｇ、溶媒としてのトルエン７０ｇを用いて
８０℃で４時間反応させ、エポキシ−アミン付加物を得
た。溶剤除去後、これに硬化剤Ａの製造に用いたのと同
じフェノールノボラック樹脂５０ｇを１５０℃で２時間
反応させ、硬化剤Ｂを得た。

【００２３】（硬化剤Ｃ）ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂「エピコート＃８２８」１００ｇに対しジメチルア
ミノプロピルアミン（ＤＭＡＰＡ）４９ｇを準備し、ト
ルエン／イソプロピルアルコール＝１：１の溶媒１００
ｇ中において、９０℃で４時間反応させ、得られたエポ
キシ−アミン付加物にフェノールノボラック樹脂（軟化
点１００℃）８０ｇを１５０で２時間反応させ、硬化剤
Ｃを得た。

【００２４】また、各例で得られた剛性補強材は、以下
の方法で性能評価を行い、得られた結果を表１に示し
た。 １） 曲げ強さ １５０ｍｍ×７０ｍｍ×０．８ｍｍの電着塗装鋼板にシ
ート状の剛性補強剤を貼り、３ｋｇの重さのロールで３
回往復させ圧着した後、１４０℃で２０分間焼き付け、
２４時間放置した後、図１のような３点曲げ試験を行
い、２ｍｍ変位時の荷重を測定した。

【００２５】２） 貯蔵安定性試験 剛性補強材の樹脂層に離型紙を貼り、５０℃で９５％Ｒ
Ｈの雰囲気に１６８時間放置した後、電着塗装鋼板に貼
り付け、１４０℃で２０分間焼き付け、２４時間室温に
放置した後、上述のような曲げ試験を行った。

【００２６】（実施例１）エピコート＃８２８（油化シ
ェルエポキシ（株））５０重量部及びエピコート＃１０
０１（油化シェルエポキシ（株））５０重量部をニーダ
で混合してエポキシ樹脂混合物（１）を作製し、硬化剤
Ａを２５重量部、カーボンブラック３重量部を混合し、
０．５ｍｍのアルミ板を樹脂層の一方に重ねて、２．５
ｍｍの厚さのシート状剛性補強材を作製した。配合組成
を表１に示す。

【００２７】この剛性補強材を上述の曲げ強さ試験に供
したところ、曲げ強さは１８０Ｎであった。また、同時
に作製した剛性補強材について、上述の貯蔵安定性試験
を行ったところ、曲げ強さは１６８Ｎであり、ほぼ初期
の性能を維持していた。

【００２８】（実施例２〜８）表１に示す配合により、
実施例１と同様に剛性補強材を作製し、上述の性能評価
を行った。この結果を表１に示す。

【００２９】（比較例１）硬化剤Ａの使用量を１０重量
部に減じた以外は実施例１と同様の操作を繰り返して剛
性補強材を作製し、性能評価を行った。その結果、曲げ
強さは１２４Ｎであった。また、貯蔵安定性試験では８
４Ｎとなり、初期に比べ大きく低下した。

【００３０】（比較例２〜５）実施例と対比させ表１に
示すように硬化剤を変量したが、貯蔵安定性に優れた剛
性補強材は得られなかった。

【００３１】（比較例６）従来から剛性補強材や接着剤
によく用いられている硬化剤（ジシアンジアミド）と促
進剤（Ｎ，Ｎ−ジアルキル尿素誘導体）の組み合わせで
剛性補強材を製造したが貯蔵安定性試験で粘着性が失わ
れ脱落した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、特定のエポキシ樹脂系混合物や硬化剤その他の材料
を特定の配合で用いることとしたため、貯蔵安定性及び
硬化性に優れ、必要であれば耐食性の懸念を避けるため
に電着塗装後にパネルに貼り付け、中塗り、上塗りなど
の比較的低い焼き付け温度でも十分硬化して、所望の性
能を発揮することが可能なエポキシ樹脂系のパネル用剛
性補強材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】剛性補強材の性能評価に用いた曲げ強度試験機
を示す断面図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １液加熱硬化型エポキシ樹脂組成物から
   成るシート材の片面に、アルミニウム又はステンレス製
   の薄板を積層して成るパネル用補強材であって、 上記１液加熱硬化型エポキシ樹脂組成物が、（１）液状
   エポキシ樹脂と固形エポキシ樹脂との重量比が１／９〜
   ９／１のエポキシ樹脂混合物１００重量部と、（２）次
   の一般式 【化１】 （式中のＲ₁、Ｒ₂は炭素数１〜５のアルキル基、Ｘは炭
   素数１〜５のアルキレン基を示す。）で表されるアミノ
   化合物とエポキシ樹脂とをアミノ基１当量につきエポキ
   シ基１〜２当量の割合で反応させて得られるエポキシ−
   アミン付加物に対し、フェノール化合物を反応させて得
   られる硬化剤１５〜３５重量部と、（３）カーボンブラ
   ック１〜１０重量部と、を含有することを特徴とするパ
   ネル用剛性補強材。
2. 【請求項２】 上記薄板の厚さが０．０５〜０．５ｍｍ
   であり、上記シート材の厚さが０．５〜３．０ｍｍであ
   ることを特徴とする請求項１記載のパネル用剛性補強
   材。
3. 【請求項３】 上記硬化材（２）が、上記エポキシ−ア
   ミン付加物１重量部に対し上記フェノール化合物を０．
   １〜０．８重量部の割合で反応させて得られることを特
   徴とする請求項１又は２記載のパネル用剛性補強材。
4. 【請求項４】 上記硬化材（２）の軟化点が６０〜１２
   ０℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   つの項に記載のパネル用剛性補強材。