JPS5911397B2 - 電気的に中性な溶接抑制組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属加工操作において、溶接されていない領
域を生ずるために用いられる溶接抑制または溶接停止組
成物に関するものである。

二枚の金属の冷間または熱間自動溶接（加圧ま１０たは
ロール溶接）中、続く加工段階において溶接されていな
い領域を生成することを必要とする場合がある。

これらの溶接されていない領域は、一般に金属の間に、
溶接抑制剤と称される物質または溶接停止物質を挿入す
ることによつて生成させ１５る。溶接操作に引き続き、
未溶接部分に加圧流体を用いて内圧を加えて未溶接すな
わち溶接されていない領域に隣接する金属部分を分離す
ることができる。

この工程は、内部に通路を有する一体化金２０属シート
として特長づけられる物を用いる、熱交換器のような物
品を二次加工するのに便利である。通常用いられる溶接
停止物質はラメラ型の黒鉛である。この物質は、通常、
シルクまたはナイロンスクリーン操作の手段によつて所
望のパターン２５で金属表面に適用される。前記操作に
は、溶接停止物質がある物理的性質を有することが要求
される。該物質の形態および結晶構造は、手動的に施こ
されるスキージ−の剪断作用でシルクまたはナイロンス
クリーンの編目を通して溶接停止剤が容３０易に吐出さ
れ、金属板に付着するのに有利なものでなければならな
い。さらに、この溶接停止物質は、スクリーンを取外す
ときに、パターン化された領域において未被覆の金属面
を残して組成物がスクリーンと共に持ち上がらないよう
に、該金属３５に充分接着性を有するものでなければな
らない。さらに、この溶接停止物質の層は、均一に付着
され、所望の表面積を隅隅まで完全に被覆し、そして要
求される場合には真直ぐなヘリを形成しなければならな
い。さらに満足すべき溶接停止物質の他の要件は、金属
上に付着する溶接停止物質の層が低温度の乾燥条件下で
、クラツクを生じたり、または砕けたりしてはならない
ことである。

次の溶接および加工操作の前に高温度で炉中で加熱され
るときに、該溶接停止物質が、パターン化された内表面
において最適の溶接抑制を与える完全なパターンの被覆
が保持されるようにロールがけに際して十分な展延性の
ものでなければ邂らない。上記から理解されるように、
溶接停止物質において、上記のことがらは多くの厳しい
要求を示すものである。黒鉛ベースの溶接停止物質は、
上記要求の全てを充足する。しかしながら、溶接のない
領域を含む一体物質の若干の用途については、前記の事
項に加えて溶接停止または抑制物質が水性環境下にアル
ミニウムおよび銅に関して電気的に中性であることが必
要である。黒鉛は、腐食の見地、特に水性環境下におい
ては溶接停止物質として望ましくない要因を有する。黒
鉛は、強い陰極性減極剤であう、そしてアルミニウムお
よび銅の存在する水性条件下においては、電気化学的プ
ロセスを促進して優先的に腐食性のピツトを生ずること
によつて破損の原因となる。さらに、特別な洗浄技術を
施こしても一体化した溶接物質から、黒鉛の溶接停止剤
の全てを除去する有効な方法はない。米国特許第３３８
５７１６号明細書においては、特にアルミニウムおよび
アルミニウム合金の処理′：７′：′：：．＝楠＝＝掃
？て：いし５．０％のベントナイト、０．１０ないし４
重量％のマグネシウムモンモリロナイトおよび本質的に
残ジの水を含む。

好ましくは、この組成物はさらに０．１ないし１０重量
％のＳｉＯ２を含む。米国特許第３４６３６７６号は、
前記溶接停止組成物を銅および銅合金と共に用いる場合
に特に効果的にするために、さらにチツ化ホウ素の一定
量を加えることを含む。本発明によれば、改良された非
黒鉛性の、電気的に中性な溶接抑制組成物が提供される
。

本発明の組成物は５ないし６０重量％の二酸化チタン、
１ないし１５重量％の二価または多価アルコール、好ま
しくはグリセロール、および本質的に残りの水を含む水
性サスペンションである。この組成物は、好ましくはさ
らに０．５ないし５重量％のベントナイト、０．１０卦
よび４重量％のマグネシウムモンモリロナイト、および
／または０．１ないし１０重量％のＳｉＯ２を含む。同
様に好ましくは、この組成物は、ＴｉＯ２含量の５ない
し７５重量％の範囲で用いられる量のチツ化ホウ素で二
酸化チタン成分の一部が置換されたチツ化ホウ素を含む
。前記組成物は、電気的に中性であり、そしてアルミニ
ウム卦よびその合金ならびに銅およびその合金の両方の
金属加工操作において溶接のない領域を生成するのに特
に適していることが見出された。前記変性溶接抑制組成
物は、従来の溶接抑制組成物に関するある欠点を克服す
ることが同様に見出された。

本発明の溶接抑制組成物のこのような一つの利点は、前
記組成物が次のプロセス操作における該組成物の粒子ま
たは薄片の剥離あるいはパターンの輪郭くずれが防止さ
れることである。本発明の溶接抑制組成物の他の利点は
、溶接抑制組成物がシルクまたはナイロンスクリーン中
で乾燥固着して、スクリーンの次の使用を妨げることの
ないように該溶接停止担体の蒸発速度が抑制されている
ことである。従つて、本発明の主な目的は、電気的に中
性である改善された溶接抑制組成物を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、アルミニウムおよびその合金なら
びに銅およびその合金の両方の金属加工操作において溶
接のない領域を生成させるために好適に使用され得る改
善された溶接抑制組成物を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、次の操作において粉状あるい
は薄片状剥離またはパターン輪郭くづれを受けにくくし
、そして固着防止のために溶接停ｔ止担体の蒸発速度を
減少させる前記改善された溶接抑制組成物を提供するこ
とにある。

本発明の更に他の目的卦よび利点は以下に述べられるで
あろう。上述のように、溶接抑制組成物は、通常、金属
表面に、シルクまたはナイロンスクリーン上でスキージ
一を用いることによつて生成される薄いフイルム層状で
適用される。

この溶接抑制組成物は、通常、水である担体中に担持さ
れる。このプロセス工程は、シルクまたはナイロンスク
リーンを繰返し使用するので一般に溶接抑制組成物を担
持する担体の蒸発速度は比較的大きいものである。この
蒸発の程度および大きさによつて、通常、固着現象を生
じる。換言すれば溶接抑制組成物がスクリーン物質内で
乾燥し、溶接抑制組成物がスクリーン物質を通じて更に
移動することができなくなる。この固着は、一定時間ス
クリーニング操作を停止させ、該スクリーンを洗浄する
ことを余儀なくさせ、その結果、製造時間を無駄にし、
多分、パネルを受け付けなくする。本発明によれば、該
溶接抑制組成物に二価または多価アルコールを添加する
と、担体の蒸発速度を充分抑制し、その結果、固着によ
る困難を実質的に減少させることが見出された。

前記に加えて二価または多価アルコールの高度の潤滑性
は、該アルコールがスキージ一上の摩擦抵抗をかなり減
少させるので、シルクスクリーン作業者の実施が容易に
なる。

さらに溶接抑制組成物に二価または多価アルコールを添
加することは該組成物を実質的に安定化し、そして生産
量の減少および“Ｐｅｅｌｅｒ″（剥離）として知られ
る現象によつて生ずるスクラツプを実質的に最少限にす
る。この層剥離の問題は、１またはそれ駁上の管状の流
体通路のヘリ部分における結合が溶接後の膨脹圧に充分
耐えるほど強くなく、そしてこの層を剥離させるもので
ある。この剥離の程度はプレートにより変わるが剥離の
既知の原因の一つは、スクリーン操作後のプロセス操作
中に該溶接抑制パターンが溶接抑制組成物の機械的不安
定性によつて生じる粉または薄片状の剥離および／また
はパターン輪郭の乱れによる。特に固着の問題は、黒鉛
性溶接停止剤についてよりも、前記米国特許第３３８５
７１６号および第３４６３６７６号の非黒鉛性溶接停止
組成物に関する場合の方がさらに厳しいことが見出され
る。

さらに本発明の組成物の二酸化チタン成分は、研磨性で
あり、そしてスクリーンを損傷する傾向にある。しかし
、本発明の二価または多価アルコール成分の添加は潤滑
剤として作用し、この二酸化チタンの研磨性を相当減少
させる。溶接抑制組成物の組成にある種の改変を与える
については可成りの要件があることは明らかである。

これらの溶接抑制組成物に関して用いられるｊフ 金属製品が、一般に冷凍またはその関連システム並びに
太陽パネルまたはその関連システムに用いられるという
事実を見れば、内部が清潔であることが特に重要である
。

該組成物またはその改質組成物に対する添加物は、望ま
しくない残渣を生成しないことが特に重要である。而し
て、本発明に用いられる二価または多価アルコールは、
水が該組成物の基本的な担体であるので、水溶性または
水混和性であるべきである。該アルコール成分が、該溶
接停止組成物からの水の蒸発速度をかなり遅らせること
は同様に有利である。アルコール成分の高い沸点（グリ
セリンは約２８２℃の沸点を有する）によつて、パター
ン化された金属シートが必要な乾燥操作（約６５．５℃
）に置かれた後においても、該溶接停止組成物中にアル
コール成分を保有させることが可能となる。本発明の量
で用いられたときに、該アルコール成分は該溶接停止粒
子のバインダーとなシ、これは最終的に剥離の原因とな
る粉状または薄片状化および／またはパターン輪郭の乱
れを劇的に減少させる。本発明の組成物の他の重要な性
質は、プレートが約４８２℃以上の温度に加熱されるロ
ール掛けの前に要求されるプレートの加熱操作中に、該
アルコール成分が該溶接停止組成物以外の残渣を蒸発さ
せ、而して該組成物改質前の元の状態に戻すことである
。この性質は、のぞましくない残渣を防止する。従つて
本発明においては、二価または多価アルコールは水と混
和性でなければならず、そして水の沸点より以上で、約
４８２℃より以下の沸点を有しなければならず、換言す
れば１００℃を超える沸点を有しなければならない。グ
リセリンは好ましいアルコールであるが、適当な二価ま
たは多価アルコールとしては次の多価アルコールのよう
なものが用いられ得る：ペンタエリスリトール、ジペン
タエリスリトール、トリメチロールエタンおよびトリメ
チロールプロパンなど。次の代表的な二価アルコールが
用いられ得る：トリエチレングリコール、ジエチレング
リコール、ペンタメチレングリコール、プチレングリコ
ール、プロピレングリコール。脂肪族および好ましくは
低位脂肪族の二価または多価アルコールおよびそれらの
誘導体が好ましく用いられる。本発明の組成物の主要な
成分である二酸化チタンは、５ないし６０重量％、およ
び好ましくは１５ないし４０重量％の量で用いられる。

好ましくは水分散性の二酸化チタンが用いられるべきで
ある。この二酸化チタンは水中に分散して、スクリーン
され得るペーストを形成することができるが、このよう
な混合物は迅速に乾燥し、したがつてスクリーンを閉塞
するのでスクリーン操作にとつては理想的に適合するも
のではない。さらに、二酸化チタン一水分散液のみで製
造された溶接停止パターンは、溶接操作前の乾燥および
予熱サイクル中に破砕する。本発明によれば、アルコー
ル成分の添加のみで、従来用いられていた添加物を用い
ないでも、二酸化チタン一水分散液を満足に使用するに
充分であることが見出された。

しかしながら、最も良好な結果を得るためには、該溶接
停止組成物中に１またはそれ以上の他の添加成分を用い
ることがさらに好ましい。ベントナイトは、水と混合す
る前に二酸化チタンと共に乾式混合される好ましい添加
剤である。該ベントナイトは０．５ないし５％、好まし
くは１ないし３％の量で用いられる。ペントナイトは、
本質的に親水性物質であり、これは充填剤として作用し
、そして溶接停止組成物が乾燥時、特に加熱において破
砕されることを防止する助けになる。ベントナイトが５
％を超えて存在する場合には、該溶接停止組成物の圧力
によるクラツキング性が急速に増加し、従つて溶接抑止
能力を減退させる。該溶接停止混合物の可塑性をさらに
改善するために、マグネシウムモンモリロナイトを０．
１０ないし４重量％、好ましくは０．２５ないし１．５
重量％添加することが好ましい。

この物質はゼラチンおよびゴム物質に類似したゲル化剤
として作用するが、無機性であう、炭素を含まないので
、微生物的な減成を受けにくい。さらにマグネシウムモ
ンモリロナイトは、該溶接停止ペーストの貯蔵中のＰＨ
安定性を調整する。マグネシウムモンモリロナイトの好
ましい形態は、高度に選鉱されたマグネシウムモンモリ
ロナイトである６Ｂｅｎ−Ａ−Ｇｃｌ″（ナシヨナル・
リード・カンパニーの商標）である。本発明の溶接停止
組成物に添加するマグネシウムモンモリロナイト成分は
、高剪断攪拌装置中で所望量のマグネシウムモンモリロ
ナイトと、水を混合して、ゲル状の予備混合物として調
製しておくのが好ましい。

乾燥して予め混合した二酸化チタン−ベントナイト成分
をこのゲルに単に添加するか、あるいはこのゲルを高剪
断撹拌装置内で二酸化チタン−ベントナイト成分と共に
混合すればよい。必要に応じて追加の補給水を添加する
ことができる。最適な溶接停止組成物の開発に当つて、
二酸化チタンが潜在的に凝集する傾向を有するので物質
の均一なバツチを定常的に製造することが困難であるこ
とが見出された。

これは、特に構成成分の乾式混合において著しい。本発
明によれば、乾燥成分と共に少量のシリカ、特にコロイ
ド状シリカを配合することによつて、該溶接停止の遂行
において最適の均一性を与える、より均一な混合物が得
られることが見出された。

一般に、０．１０ないし１０重量％、好ましくは０．１
ないし１％のシリカが用いられる。本来的な追加の添加
物、例えばタルク、カオリン、酸化マグネシウム、アン
モニアなどが本発明の溶接停止組成物と共に配合され得
る。

本発明の溶接停止物質は、２２．２℃の見かけ粘度が３
２０００ないし５００００ｃｐｓの範囲の粘度を有する
ことが見出された。

上記に加えてチツ化ホウ素は、二酸化チタン成分の一部
を置換するものとして特に望ましい添加物である。

使用されるチツ化ホウ素の量はＴｉＯ２含量の５ないし
７５重量％、好ましくは２０ないし６０重量％の範囲で
ある。これより多い量は、あまり改善された結果を与え
ず、またチツ化ホウ素のコストのため必要以上の使用は
不必要である。チツ化ホウ素は、高温時の優れた潤滑剤
である。高温時のチツ化ホウ素成分の潤滑性は、プロセ
ス操作中の流れ特性を改善する。代表的な実験において
、本発明の溶接抑制組成物は、マグネシウムモンモリロ
ナイト３９、ベントナイト６９、二酸化チタン２８３．
４９および水６００ｃｃを混合することによつて製造さ
れた。

グリセリンの５容量％がこの混合物に加えられた。この
溶接抑制組成物は、上述の方法で約２０００組のアルミ
ニウムパネルを結合する典型的な工程に使用したとき、
全体のスクラツプ率は約０．３％であつた。１４１．７
９の二酸化チタン成分を１４１．７９のチツ化ホウ素で
置き換えた場合にも同様に優れた結果が得られた。

これは、グリセリンなしの物質の典型的なスクラツプ率
である１ないし１．５％、時には５％に達するスクラツ
プ率と比較されるべきである。本発明は、本発明の本質
的な特徴またはその精神から逸脱することなく、他の形
態で具体化され、または他の方法で実施され得る。

従つて本発明の実施態様は全ゆる点において説明のため
のものであり、そして限定して考えられるべきではない
。本発明の範囲は、特許請求の範囲によつて示されたも
のであり、そして均等の範囲およびその意味内にある全
ての変形はその中に包含されるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ５〜６０重量％の二酸化チタン、１〜１５重量％の
   、水溶性で、水の沸点以上の沸点を有する２価または多
   価アルコールおよび残余が水からなる水性懸濁液からな
   り、更に該水性懸濁液中に、０．５〜５重量％のベント
   ナイト、０．１〜４重量％のマグネシウムモンモリロナ
   イト、および０．１〜１０重量％の二酸化シリコンから
   選ばれる少くとも１種の添加剤を含有させたことを特徴
   とする、電気的に中性な溶接抑制組成物。 ２ 前記アルコールがグリセロールである特許請求の範
   囲第１項記載の組成物。 ３ ５〜６０重量％の二酸化チタンとチッ化ホウ素の混
   合物であつて、チッ化ホウ素の量が二酸化チタン量の５
   〜７５重量％である混合物、１〜１５重量％の、水溶性
   で、水の沸点以上の沸点を有する２価または多価アルコ
   ールおよび残余が水からなる水性懸濁液からなり、更に
   該水性懸濁液中に０．５〜５重量％のベントナイト、０
   ．１〜４重量％のマグネシウムモンモリロナイト、およ
   び０．１〜１０重量％の二酸化シリコンから選ばれる少
   くとも１種の添加剤を含有させたことを特徴とする電気
   的に中性な溶接抑制組成物。