JPS58136435A - 積層補強材 - 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】 この発明は板材の補強として軽量化に寄与する積層補強
材に関する。

従来、自動車においては、車体鋼板に種々の補強がなさ
れている。たとえば、ルーフ、フェンダ、フード、トラ
ンク、クォーターパネル、ドア部のように比較的広くて
平坦な形状でありながら薄い外板にあっては、構造上外
力に対して適度な剛性を具備させる必要から金属補強部
材からなる内板をスポット溶接や接着剤により外板に貼
りつける手法がとられている。しかし、この方法では、
金属補強部材の重量が重く、車体の軽量化に基づいて設
計された外板の薄板化に逆行し、重量増加、コストアッ
プになり、さらに取りつけ工程が複雑化するなどの欠点
を有していた。

また、車体外板の制振と補強を兼ねて、アスファルトゴ
ム、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂などの高分子材料を外板の裏側に
相当な厚みでかつ相当な面積に塗布ないし貼りつける方
法も知られている。

この方法では、剛性強さは厚さの３乗に比例するといわ
れ、したがって厚さを大にすることにより剛性強さを増
大できる効果が得られるが、樹脂量の増大による重量増
加、コストアップとなるなど前記金属補強部材と同様の
欠点を有している。

この発明は、かかる従来の実状に鑑みてなされたもので
あって、軽量安価で被装着物の剛性を著るしく向上させ
うる補強材を提供せんとするもので、その要旨とすると
ころは、粘着性を有するシ−ト状の第１の熱硬化性樹脂
層と、この層に積層されてこの層との間に中空部が生じ
るような形状に賦形加工された繊維基材を有する第２の
熱硬化性樹脂層とからなり、上記第１および第２の熱硬
化性樹脂層はいずれも未硬化ないし半硬化の状態にある
積層補強材にある。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の積層補強材の一例を示したもので、
１は粘着性を有するシート状の第１の熱硬化性樹脂層、
２は上記の層１に積層されて上記層１との間にふたつの
中空部３，３が生じるような断面略波形状に賦形加工さ
れた繊維基材４を有する第２の熱硬化性樹脂層であり、
上記第１および第２の熱硬化性樹脂層１，２はいずれも
未硬化ないし半硬化の状態にある。

第２図および第３図は、上記構成の積層補強材を自動車
の車体鋼板の如き板材に適用した例を示したもので、第
２図は鋼板４が平板の場合、第３図は鋼板４が曲面を有
するものである場合である。

補強方法は、各図に示される如く、第１の熱硬化性樹脂
層１側が鋼板４の接着面となるように上記補強材を鋼板
４に仮着し、ついで熱風循環式の加熱炉、赤外線加熱炉
、高周波誘導加熱炉などの適宜の手段で加熱して、第１
および第２の熱硬化性樹脂層１，２を共に溶融硬化させ
る方法で行なわれる。なお、上記加熱は自動車の製造ラ
インにおける車体の塗料焼付工程において焼付と同時に
行なうこともできる。

この発明の特徴として、まず第１の熱硬化性樹脂層１が
粘着性を有しているため、その粘着性を利用して鋼板４
面への仮着をスムースに行なえる。

またＩＪｌおよび第２の熱硬化性樹脂層１．２が共に未
硬化ないし半硬化状態にあって繊維基材の選択によって
全体として適度な柔軟性を保有させることができ、しか
も両層共加熱硬化時に一旦溶融して鋼板面と良好になじ
み内部歪みを残しにくくなることから、鋼板面に対する
補強材の密着性がよくなり、第２図の平板はもちろんの
こと第３図の曲面を有する鋼板であってもこの鋼板と補
強材との間に隙間を生じることがない。

この点に関して付言するなら、たとえば上記補強材の構
成要素中華２の熱硬化性樹脂層が賦形加工後に予め完全
に硬化されてなるような性状のものであるときには、補
強材自体の柔軟性および加熱による溶融効果が得られな
いため、平板に対してもうまく密着させにくく、第３図
の如き曲面を有するものではほとんど適用することが不
可能となる。

さらに、この発明の大きな特徴は、加熱硬化前の第２の
熱硬化性樹脂層２の形状が加熱硬化ごにもほとんど変る
ことなく、中空部３，３がそのまま保持された硬化補強
層を形成できることである。

すなわち、上記第２の層は前述の如く加熱硬化時に一旦
溶融するもののこの層に含まれた繊維基材４によって溶
融による形状変化が抑えられ、中空部３．３を残したま
ま硬化する。

このようにして硬化させた補強材は、第２の熱硬化性樹
脂層中に繊維基材が含まれていることと、上記中空部３
，３によってリブ構造とされていることとにより、従来
の単層構造のものに較べて僅かな樹脂量にして換言すれ
ば軽量安価にしてきわめて大きな補強効果を発揮する。

なお、上記第１図の積層補強材では、第２の熱硬化性樹
脂層２の形状としてふたつの中空部３゜３が生じるよう
な波形形状としているが、上記中空部がひとつとなるか
あるいは逆に３以上の多数個となるような形状とされた
ものであってもよく、さらにその断面形状についても限
定されず、角形などの各種形状をとることができる。

つぎに、この発明の上記積層補強材の各構成要素につき
、またその形成法につき詳述する。

第１の熱硬化性樹脂層は、熱硬化性樹脂に加熱活性硬化
剤を配合し、これに必要に応じて各種の添加剤を加えて
なる粘着性を有する熱硬化性樹脂組成物を、適宜の方法
で未硬化ないし半硬化の状態にシート成形してなるもの
であり、上記粘着性の付与は、熱硬化性樹脂の性状の選
択あるいは添加剤の配合によって容易に行なえる。

また、第２の熱硬化性樹脂層は、上記第１の層と同様の
組成物を未硬化ないし半硬化の状態で繊維基材上にシー
ト成形したのち、この成形物にさらに金型などの手段で
上記同様未硬化ないし半硬化の状態で賦形加工処理を施
して前述の如き形状に成形してなるものである。この層
はとくに粘着性を有している必要はないが、望むなら粘
着性をもたせてもよい。

上記方法で形成される賦形加工された第２の熱硬化性樹
脂層は、適度な柔軟性を有する反面、繊維基材として腰
のあるものを選択することによって適度な剛性をもたせ
ることができ、この剛性によって賦形加工どの形状が保
持される。また、この第２の熱硬化性樹脂層を上記形状
を保持させたまま前記第１の熱硬化性樹脂層に積層させ
て、この発明の積層補強材とするが、積層された第１の
熱硬化性樹脂層は第２の熱硬化性樹脂層の変形を防止す
る保形機能を示し、これによって′保形性が一段と高め
られる。

上記第１および第２の熱硬化性樹脂層の形成に用いられ
る熱硬化性樹脂としては、グリシジルエーテル型、グリ
シジルエステル型、グリシジルアミン型、線状脂肪族エ
ポキサイド型、脂環族エポキサイド型などの各種エポキ
シ樹脂が金属板に対する接着性などの面で望ましい。し
かし、他の熱硬化性樹脂、たとえばメラミン系、ポリエ
ステル系、フェノール系、ウレア系などの樹脂を使用す
ることもできる。

この熱硬化性樹脂に配合する加熱活性硬化剤としては、
加熱により硬化作用を発揮する通常の硬化剤でよく、一
般に８０〜２００℃の温度範囲で活性であれば充分で、
たとえばエポキシ樹脂の硬化剤としては、ジシアンジア
ミド、４・４′−ジアミノジフェニルスルホン、２−ｎ
−ヘプタデシルイミダゾールのようなイミダゾール誘導
体、イソフタル酸ジヒドラジド、Ｎ、Ｎ−ジアルキル尿
素誘導体、Ｎ−Ｎ−ジアルキルチオ尿素誘導体などが用
いられる。その使用量は、エポキシ樹脂１００重量部に
対して通常１〜１５重量部の割合でよい。

熱硬化性樹脂組成物中には、上記成分のほか、組成物に
シート成形が可能な程度に凝集力を持たせ、また、タレ
防止のためにあるいは溶融粘度を下げぬれ性を向上させ
るためなどの目的で各種の添加剤が必要に応じて配゛合
される。

たとえば、シート成形能を向上させる目的で、ポリビニ
ルブチラール、ポリアミド、ポリアミド誘導体、ポリエ
ステル、ポリスルホン、ポリケトン、ビスフェノールＡ
とエピクロルヒドリンとより誘導される高分子量のエポ
キシ樹脂などの熱可塑性樹脂、またブタジェン−アクリ
ロニトリル共重合法ないしその誘導体の如きゴム成分な
どを配合できる。これらの使用量は、熱硬化性樹脂１０
０重量部に対して５〜１００重量部程度とするのがよい
。

さらに溶融粘度を下げ、ぬれ性を向上させる目的で、ブ
チルグリシジルエーテル、長鎖アルコールのモノグリシ
ジルエーテルなどの反応性希釈剤、ジオクチルフタレー
トの如きフタル酸系可塑剤、トリクレンジフォスフェー
トの如きりん酸系可塑剤などを配合できる。これらの量
は、熱硬化性樹脂１００重量部に対して通常５〜３０重
量部程度とするのがよい。

また組成物のタレ防止の目的で炭酸カルシウム、タルク
、アスベスト粉、けい酸類、カーボンブラック、コロイ
ダルシリカなどの充填剤を用いることができる。このと
き充填剤の添加量は、この充填剤を配合した熱硬化性樹
脂組成物を用いてこの発明の積層補強材を作り、これを
ドア外板等の補強用としたとき、加熱硬化後に上記板等
との接着力を損なわない程度用いるように配慮される。

タレ防止の目的には上記充填剤のうちアスベスト粉が好
適に使用され、その使用量は、好ましくは組成物中のポ
リマー成分（即ち熱硬化性樹脂および場合により使用さ
れる熱可塑性樹脂、ゴム成分の総量）１００重量部当り
２〜２０重量部とされる。

つぎに、第２の熱硬化性樹脂層の形成に用いられ不繊維
基材としては、ガラス繊維やアスベスト繊維などの無機
質繊維布、麻、綿、ナイロン、ポリエステル、ポリプロ
ピレンなどの有機質繊維布、ポリエステル繊維、ポリプ
ロピレン繊維などからなる不織布の如きシート状繊維基
材などがある。

これらのなかでとくに好ましいものは無機質繊維布であ
り、その代表的なものがガラス繊維布である。なお、こ
の発明において、上記の繊維基材を、必要に応じて第１
の熱硬化性樹脂層中にも含ませてもよい。

以上の第１および第２の熱硬化性樹脂層の厚みとしては
、それぞれ通常０．０５〜２０膿、好適には０．１〜１
５ｍとするのがよい。また、上記第１および第２の層は
その樹脂組成物の種類９組成が同一であっても異なるも
のであってもよいが、硬化速度はほぼ近いものであるこ
とが望ましい。

この発明において、第１の熱硬化性樹脂層に第２の熱硬
化性樹脂層を積層する手段はとくに限定されないが、一
般には上記第１の層の粘着性を利用して行なうことがで
き、また適宜の温度に加熱して熱融着させるなどの方法
を採っても差し支えない。

この発明の積層補強材は、すでに述べてきた自動車のド
ア外板の如きｍ板に限られることなく、各種の車輌、電
気冷蔵庫、洗たく機など家電製品のケースなど一般に薄
板とされた金属板などの板材に対し、広く適用すること
ができる。

以上詳述したとおり、この発明の積層補強材は、未硬化
ないし半硬化状態とされた特定形状ないし性状のふたつ
の熱硬化性樹脂層によって中空構造となしたものであり
、これによれば曲面を有する板材にも自由に適用できる
とともに、軽量安価にして高度の補強効果を得ることが
できる。

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。なお、以下において部とあるは重量部を意味する
ものとする。

実施例 エピコー）＄８２８（油化シェル社製のビスフェノール
Ａ型液状エポキシ樹脂）７０部、エピコート＃１００１
（油化シェル社製のビスフェノールＡ型固形エポキシ樹
脂）１０部、バイロン＊５ＯＯ（東洋紡社製のポリエス
テル樹脂）２０部、フェノール樹脂ＭＰ−１２０ＨＨ（
群栄化学社製の硬化剤）８部、２−ウンデシルイミダゾ
ール（四国化成社製）０．５部、タルク５０部およびア
スベスト粉１部からなるエポキシ樹脂組成物を、通常の
ミキシングロールにて混練りし、直圧式プレスにて厚さ
０．３ｍにシート成形し、さらにガラス不織布（日本バ
イリーン社製のキュムラスＥＰ−６０２５）をラミネー
トして、常温で粘着性を有する未硬化状態の第１の熱硬
化性樹脂シートを得た。

別に、エピコート＃８２８（前出）４０部、エピコート
＄１００２　（油化シェル社製のビスフェノールＡ型固
形エポキシ樹脂）４０部、ブラタミドＨ１０３Ｐ（日本
リルサン社製の共重合ナイロン樹脂）２０部、ジシアン
ジアミド（日本カーバイド社製のエポキシ樹脂硬化剤）
５部、キュアゾール２ＭＺ−ＡＺＩＮＥ　（四国化成社
製のエポキシ樹脂硬化促進剤）１部、タルク５０部およ
びアスベスト粉２部からなるエポキシ樹脂組成物を、通
常のミキシングロールにて混練りし、得られた樹脂塊を
直圧式プレスにて厚さ０．４ｗｍにシート成形し、さら
にガラス繊維布（日東紡社製のＷＫ　３０　ａ　ｏ　Ａ
　）をラミネートして、半硬化状態の第２の熱硬化性樹
脂シートを得た。

上記第２の熱硬化性樹脂シートを断面波形の金型を用い
て賦形加工したのち、これと前記の熱硬−化性樹脂シー
トとを融着ないし粘着させて、第１図に示される如き中
空構造のこの発明の積層補強材をつくった。

この積層補強材を用いて、０．７ｍ厚の鋼板面に第２図
の要領で貼り合わせたのち、１５０℃雰囲気中で６０分
間加熱稗化した。この加熱硬化により上記補強材は強固
に鋼板と接着し、また第２の樹脂シートの形状に変化を
きたすことなく加熱硬化前と同等の中空部を有する繊維
強化樹脂層からなる補強層を形成できた。このように補
強した鋼板を試験片として後記の如き強度試験を行なっ
たところ、その最大曲げ応力は、２０℃で６８即１５０
ｍｍ巾となり、補強措置をなんら施していない鋼板単独
の最大曲げ応力が８に９１５０ｍ巾であったのに対し、
非常にすぐれた補強効果が得られていることがわかった
。

また、前記の積層補強材を用いて、０．７　ｗｓ厚の湾
曲した鋼板面に第３図の要領で貼り合わせたのち、１５
０℃雰囲気中で６０分間加熱硬化した。

この場合も、前記同様に鋼板面に空隙を残すことなく密
着して強固に接着された、加熱硬化前と同様の中空部を
有する繊維強化樹脂層からなる補強層を形成できた。前
記同様の強度試験を行なったところ、その最大曲げ応力
は２０℃で７０Ｋｇ１５０薗中となり、良好な補強効果
が得られていた。

く強度試験法〉 先端間の距離１０ｍで平行に配置させた、先端が曲率半
径５ＩＩｌの逆Ｕ字型断面を呈する２枚の垂直平板（巾
ｓ　ｏ　ｗｍ　）を有する支持台で、中５０ｍにされた
試験片を水平に支持し、その中央部に上部から曲率半径
１０１ＩｌのＵ字型断面を呈する垂直平板（中５０　ｗ
ｍ　）で荷重を加えたときの最大曲げ応力（即／　５０
　ｗｍ巾）を測定した。

参考例 実施例で得た第２の熱硬化性樹脂シートを実施例と同様
に賦形加工したのち、加熱して完全に硬化させた。これ
を実施例で得た第１の熱硬化性樹脂シートと積層して、
第１図と同様の形状を有する積層補強材を得た。この積
層補強材を用いて、０、７　ｒａ厚の鋼板に第１の熱硬
化性樹脂層側から貼り合わせ、加熱硬化させたところ、
部分的に浮き部分を生じて接着不良となり、強度試験で
も最大曲げ応力が２５Ｋｇ１５０ａ巾となって充分な補
強効果が得られなかった。さらに、０．７ｍ厚の湾曲し
た鋼板面への適用を試みたところ、浮き部分が多くなっ
て加熱硬化中に補強材が脱落し、適用困難であった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の積層補強材の一例を示す断面図、第
２図および第３図はいずれも上記積層補強材を板材に適
用した例を示す断面図である。 １・・・第１の熱硬化性樹脂層、２・・・第２の熱硬化
性樹脂層、３・・・中空部、４・・・繊維基材。 特許出願人　　日東電気工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粘着性を有するシート状の第１の熱硬化性樹脂層
   と、この層に積層されてこの層との間に中空部が生じる
   ような形状に賦形加工された繊維基材を有する第２の熱
   硬化性樹脂層とからなり、上記第１および第２の熱硬化
   性樹脂層はいずれも未硬化ないし半硬化の状態にある積
   層補強材。