JPS6017705B2 - 金属板補強用の接着性シ−トと金属板補強方法 - Google Patents

金属板補強用の接着性シ−トと金属板補強方法

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JPS6017705B2
JPS6017705B2 JP55167428A JP16742880A JPS6017705B2 JP S6017705 B2 JPS6017705 B2 JP S6017705B2 JP 55167428 A JP55167428 A JP 55167428A JP 16742880 A JP16742880 A JP 16742880A JP S6017705 B2 JPS6017705 B2 JP S6017705B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属板補強用の接着性シートとこのシートを
用いた金属板補強方法に関する。
従来、実動車などにおいては、車耐鋼板に種々の補強措
置が施されている。
たとえば、ルーフ、フエンダー、フード、トランク、タ
オーターパネル、ドア部のように比較的広く平坦な形状
でありながら板厚が薄い外板においては、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貼り付ける
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、車体の軽量化に沿って設計された外
板の薄板化に逆行し、重量増加、コストアップになり、
さらに取り付け工程が複雑化するなどの欠点を有してい
た。一方、車体外板の防簾と補強を兼ねて、アスファル
トゴム、ェポキシ樹脂、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
裏面側に相当する厚みでかつ相当な面積にべた塗りする
方法も知られている。この方法では、高分子材料として
引張弾性率が大きくかつ接着力の大きい材料を選定し、
しかもこれを厚く塗布すれば相当大きな補強効果が得ら
れ、また金属補強部材を使用する方法に較べて軽量で工
法も簡便となるなどの利点も得られる。ところが、その
反面引張弾性率ないし接着力の大きい高分子材料は一般
に三元架橋を行なわせる熱硬化性樹脂を使用したものが
ほとんどであり、このような樹脂材料による硬イリ技縦
などに起因した硬化後の残留応力によって外板に歪み（
へこみ）を与え、車体の面−（つらいち）性が悪くなっ
て商品価値を著しく損なうという致命的な問題があった
。
この発明は、このような事情に照らして、金属補強部村
に較べて有利な熱硬化性樹脂材料を使用する場合に、こ
の材料の硬化収縮に起因した金属板の歪みを抑えなおか
つ充分に大きな補強効果を得ることのできる新規かつ有
用な方法を開発するべく、鋭意検討した結果、見し、出
されたものである。
すなわち、この発明は、金属板に設けて加熱硬化させた
ときの引張弾性率が上記金属板の剛性を向上させるに必
要かつ充分な大きさとなるような樹脂配合組成にされ第
１のェポキシ樹脂組成物層に、上記同様の引張弾性率が
金属板の剛性を向上させるに不充分な大きさとなるよう
な樹脂配合組成にされた第２のェポキシ樹脂組成物層を
猿届したことを特徴とする金属板補強用の接着性シート
と、このシートをその第２のヱポキシ樹脂組成物層側か
ら金属板に圧着し加熱硬化させることを特徴とする金属
板補強方法とに係るものである。
このように、この発明においては、熱硬化性材料として
とくに金属板に対して接着力の大きいェポキシ樹脂組成
物を使用しているが、この種の組成物はその加熱硬化後
の引張弾性率が主にその樹脂配合組成、つまり樹脂、硬
化剤その他の配合成分の種類ないし配合量などによって
大きく相違する。この発明者らは、当初、上記の引張弾
性率が車体外板の如き金属板の剛性を向上させるに必要
かつ充分な大きさとなるような樹脂配合組成にしたェボ
キシ樹脂組成物を調製し、これで金属板を補強してみた
ところ、その補強効果は満足できる反面硬イ０反縮に起
因した金属板の歪みの問題を免れることはできなかった
。
また逆に上記引張弾性率が金属板の剛性を向上させるに
不充分な大きさとなるような樹脂配合組成にしたェポキ
シ樹脂組成物を調製し、これで金属板を補強してみたと
ころ、この場合硬イｂ反縮に起因した金属板の歪みはほ
とんど現出してこないことが判ったが、当然の如く金属
板の補強という所期の目的は達しえなかつた。この発明
は、上記相反する問題を、引張弾性率の大なるヱポキシ
樹脂組成物層の上に引張弾性率の４・なるェボキシ樹脂
組成物層を積層して、後者の層が金属板に接触するよう
に圧着し加熱硬化させることにより、みごとに克服しえ
たものであり、すなわちかかる方法によると、もはや金
属板に歪みを生じさせることがなく、しかも引張弾性率
の大なるェポキシ樹脂組成物届単独よりもさらに補強効
果が増大する。
この発明の接着性シートにおける第１のヱポキシ樹脂組
成物層は、加熱硬化後の引張弾性率が金属板の剛性を向
上させるに必要かつ充分な大きさとされたものであるが
、この引張弾性率とは一般に３０〜５００【９／柵２程
度のものである。
この弾性率があまりに大きくなりすぎると、第２のェポ
キシ樹脂組成物層の存在にもかかわらず、金属板の歪み
の発生を防止できなくなるおそれがある。なお、この明
細書において、引張弾性率とは、ＩＳＯＲｅｃｏｍｍｅ
ｎ船ｔｉｏｎＲ−５２７に規定された方法で、Ｔｙｐｅ
ｌのテストピースを使用し、ＳｐｅｅｄＢにより測定さ
れる値を意味するものである。この発明の接着性シート
における第２のェポキシ樹脂組成物層は、加熱硬化後の
引張弾性率が金属板の剛性を向上させるには不充分な大
きさとされたものであるが、この引張弾性率とは一般に
０．１〜１５ｋ９／肋２程度のものである。この弾性率
があまり小さくなりすぎると、金属板の補強効果、に乏
しくなる。上記の第１および第２のェポキシ樹脂組成物
層は、それぞれ、ェポキシ樹脂に加熱活性硬化剤を配合
し、さらに必要に応じて各種の添加剤を加え、これを常
法に準じて未硬化ないし半硬化状態でシート成形するこ
とにより形成できる。
このシート成形に当って、ェポキシ樹脂の種類や硬化剤
その他の添加剤の種類を適宜設定することにより、ある
いは各成分の配合量を設定するなどして、第１および第
２のェポキシ樹脂層の加熱硬化後の引張弾性率が前記の
如くなるように調整する。各組成物層の形成に用いられ
るェポキシ樹脂としては、通常のグリシジルェーテル型
、グリシジルェステル型、グリシジルアミン型、糠状脂
肪族ェポキサィド型、脂環族ェポキサィド型などの各種
ェポキシ樹脂があり、各組成物層の物性に応じてその１
種を単独であるいは２種以上を組み合せて使用できる。
また、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、−★剥こ８０〜２００℃
の温度範囲で活性であれば充分で、たとえば、ジシアン
ジアミド、４，４′ージアミノジフエニルスルホン、２
一ｎ−へプタデシルイミダゾールのようなィミダゾール
誘導体、ィソフタル酸ジヒドラジド、Ｎ，Ｎージアルキ
ル尿素譲導体、Ｎ・Ｎ−ジアルキルチオ尿素誘導体など
が用いられる。
使用量は、ェポキシ樹脂１００重量部に対して通常１〜
１５重量部の割合でよい。上記のヱポキシ樹脂および硬
化剤のほかに、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、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、必要に応じて用いられる。
たとえば、シート成形能を向上させる目的で、ポリビニ
ルプチラール、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、ビスフヱノールＡ
とエピクロルヒドリンとより誘導される高分子量のェポ
キシ樹脂などの熱可塑性樹脂、またブタジェンーアクリ
ロニトリル共重合体ないしその誘導体などを配合できる
。
これらの使用量は、ヱポキシ樹脂１０の重量部に対して
５〜１の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
、けし、酸類、カーボンブラック、コロイダルシリカな
どの充填剤が用いられる。
配合量は、ェポキシ樹脂１０の重量部に対して通常１０
〜３０の重量部程度とすればよい。さらに、溶融粘度を
下げ、ぬれ性を向上させる目的で、ブチルグリシジルェ
ーテル、長鏡アルコールのモノグリシジルェーテルなど
の反応性稀釈剤、ジオクチルフタレートの如きフタル酸
系可塑剤、トリクレンジホ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、ェポキシ樹脂１
０の重量部に対して通常５〜３の重量部程度とするのが
よい。このようにして形成される第１および第２のェポ
キシ樹脂組成物層のなかでもとくに第２のェポキシ樹脂
組成物層は、これが常態で粘着性を有するものであるこ
とが望ましい。
これは、金属板に適用する際に加熱硬化前の仮接着が容
易となるからである。もちろん、第１のェポキシ樹脂組
成物層が同様に粘着性を有していてもよい。また、第１
のェポキシ樹脂組成物層には、金属板の補強効果を大な
らしめるために、補強材を埋設することもできる。
この補強材としては、ガラス繊維やァスベスト繊維など
からなる無機質繊維布、麻、線、ナイロン、ポリエステ
ル、ポリプロピレソなどからなる有機質繊維布、ポリエ
ステルフィルムやナイロンフィルムの如きプラスチック
フィルム、クラフト紙の如き紙、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、アルミニウム、
鉄、銅、亜鉛などからなる金属箔などがある。補強材を
埋設するには、第１のェポキシ樹脂組成物層をシート状
に成形する際に、各補強材の片面ないし両面にェポキシ
樹脂組成物を塗布ないし含浸させるようにすればよい。
前記補強材のなかでも片面含浸によってしかも充分に大
きな補強効果の得ることのできる無機質繊維布が好適で
あり、とくに望ましくは厚さ０．０３〜０．３脚程度の
ガラス繊維布を使用するのがよい。この発明の接着性シ
ートは、上述の如き第１のェポキシ樹脂組成物層と第２
ェポキシ樹脂組成物層とを積層し一体化させてなるもの
でありこの積層一体化はその粘着性を利用して行なって
もよいしあるいは完全に硬化が進まない程度に加熱して
融着させてもよい。
このシートの厚みは、金属板の種類や補強の程度などに
よって異なるが、一般には第１のェポキシ樹脂組成物層
で０．０１〜１物吻程度、好適には０．１〜２側、第２
のェポキシ樹脂組成物層で０．１〜３仇舷程度、好適に
は０．５〜１０肌で、全体厚みが通常０．２〜４０側程
度で好適には０．６〜２０側である。この発明の接着性
シートを用いて補強するべき金属板の代表的なものは、
自動車の外板の如き車体鋼板であるが、その他各種車輪
、洗濯機、テレビ等家電製品などの一般に薄板とされた
金属板に対し広く適用することができる。
この発明の補強方法は、上述の如き金属板、たとえば車
体鋼板ではその鋼板の裏面側に、前記接着性シートをそ
の第２のェポキシ樹脂組成物層側から圧着し、ついで通
常の加熱方法、たとえば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を用いて加熱し硬化させる
ことにより達成できるものである。
なお、上記加熱硬化は、自動車製造ラインにおける車体
鋼板の塗料競付工程で同時に行なうことができる。この
補強方法において、接着性シートとして前述の如く少な
くとも第２のェポキシ樹脂組成物層が粘着性を有し、ま
た第１のェポキシ樹脂組成物層に補強材が埋設されたも
のなどを使用することにより、それに応じた前述の如き
特性を発揮できる。
また、補強材が埋設されない接着性シートであってその
補強効果をより向上させようとするときには、以下の如
き手法を探ることもできる。
すなわち、補強するべき金属板に接着性シートの第２の
ヱポキシ樹脂組成物層側を貼り合わせる一方、第１のェ
ポキシ樹脂組成物層側に補強材を配設して、この補強材
と接着性シートとを一体に金属板に圧着し加熱硬化させ
る方法である。これによって補強材を予め埋設したのと
同様の補強効果の増大を図りうる。上記手法に用いる補
強材は前述のものと同じであり、この場合でもとくに好
適にはガラス繊維布である。
以上、詳述したとおり、この発明によれば、特定のェポ
キシ樹脂組成物を用いた二層構造の接着性シートを使用
し、これを補強するべき金属板に特定状態に圧着し加熱
硬化させるだけで、大きな補強効果が得られるとともに
、上記操作によって金属板に歪みを生じさせることもな
く、また施工が非常に簡便となるなどの効果がもたらさ
れる。
つぎに、この発明の実施例を記載する。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 １ ェピコート＃８２８（油化シェル社製ビスフェノールＡ
型液状ェポキシ樹脂）４碇部、ェピコート＃１００２（
油化シェル社製ビスフェノールＡ型固形ェポキシ樹脂）
６碇部、バイロン＃５００（東洋紡社製ポリエステル樹
脂）２碇部、キュアゾール２ＭＺ−位ＩＮＥ（四国化成
社製ェポキシ樹脂用潜在硬化剤）５部、ジシアンジフミ
ド（日本カーバィド社製ェポキシ樹脂潜在硬化剤）５部
、タルク５礎部およびァスベスト粉２部からなるェポキ
シ樹脂組成物を、通常のミキシングロールにて混練し、
得られた樹脂塊を直圧式プレスにてシート状に成形して
、厚さ０．４肋からなる未硬化状態の第１のェポキシ樹
脂組成物届とした。
つぎに、ヱピコート＃８７１（油化シェル社製ダイマー
酸変性ェポキシ樹脂）８庇都、ェピコート＃１００２（
前世）１０部およびハィカー＃１００１（Ｂ．Ｆ．グッ
ドリッチ社製ニトリルゴム）１０部を、溶解釜にてメチ
ルエチルケトン２０礎部１こ溶解混合したのち、バット
に移し減圧乾燥器により減圧乾燥を行なってメチルエチ
ルケトン臭のない粘鋼な組成物を得た。
この組成物１０の部‘こ、キュアゾール水位−ＡａＮＥ
（前世）５部、ジシアンジアミド５部、タルク５碇郭お
よびアスベスト粉２部を配合し、通常のミキシングロー
ルにて混練することにより樹脂塊を得、これを直圧式プ
レスにてシート状に成形して、厚さ１柵からなる未硬化
状態の第２のェポキシ樹脂組成物層とした。上記第２の
ェポキシ樹脂組成物層を前記第１のェポキシ樹脂組成物
層に貼り合わせることにより、この発明の金属板補強用
の接着性シートとした。
なお、このシートの第１および第２のェポキシ樹脂組成
物層の加熱硬化後の引張弾性率は、第１の層で９５ｋ９
／柳２、第２の層で１．５ｋｇ／柳２であった。
ただし、加熱硬化の条件は１５０こ０で６０分間である
。実施例 ２ ェピコート＃８２８（前出）５０部、ェピコート＃１０
０２（前出）５０部、ハイカー＃１０７２（Ｂ．Ｆ．グ
ッドリッチ社製カルボキシル基含有ニトリルゴム）１の
部、プラタミドＨＩＯ＊（日本リルサン社製共重合ナィ
。
ン樹脂）４碇部、Ｄ．Ｐ．ハードナー（丸和バイオケミ
カル社製硬化剤）５部、ジシァンジァミド５部、タルク
５礎部およびアスベスト粉２部を、通常のミキシングロ
ールにて混練し、得られた樹脂塊を直圧式プレスにてシ
ート状に成形して、厚さ０．３脚からなる未硬化状態の
第１のェポキシ樹脂組成物層とした。つぎに、アデカＥ
Ｐ−４０００（旭電化社製ェポキシ樹脂）７５部、ヱピ
コート＃１００２（前世）１５部および／・ィカ−＃１
００１（前出）１碇郡を、溶解釜にてメチルエチルケト
ン２０碇部‘こ溶解混合したのち、バットに移し減圧乾
燥を行なってメチルエチルケトン臭のない粘鋼な組成物
を得た。
この組成物１０庇部‘こ、Ｄ．Ｐ．ハードナー（前出）
５部、ジシアンジアミド５部、タルク５礎部およびアス
ベスト粉２部を配合し、通常のミキシングロールにて涙
練することにより樹脂塊を得、これを直圧式プレスにて
シート状に成形して、厚さ１柵からなる未硬化状態の第
２のヱポキシ樹脂組成物層とした。この第２のェポキシ
樹脂組成物層を前記第１のェポキシ樹脂組成物層に粘り
合わせることにより、この発明の金属板補強用の接着性
シートとした。なお、このシートの第１および第２のェ
ポキシ樹脂組成物層の加熱硬化後の引張弾性率は、第１
の層で７２ｋ９／脚２、第２の層で１０ｋ９／柳２であ
った。ただし、加熱硬化の条件は１５０ｑｏで６０分間
である。実施例 ３ ェピコート＃８２８（前出）３５部、ェピコート＃１０
０２（前世）３０部、ハィカーＣＴＢＮ１３００×８（
Ｂ．Ｆ．グッドリッチ社製カルボキシル基含有液状ニト
リルゴム）３５部、Ｄ．Ｐ．ハードナー（前出）５部、
ジシアンジアミド５部、タルク５の邦およびアスベスト
粉２部を、通常のミキシングロールにて混練し、得られ
た樹脂塊を直圧式プレスにてシート状に成形して、厚さ
０．４肌からなる禾硬化状態の第１のェポキシ樹脂組成
物層とした。
この第１のェポキシ樹脂組成物層に、実施例２で得た第
２のェポキシ樹脂組成物層を貼り合わせて、この発明の
金属板補強用の接着性シートとした。
なお、このシートの第１のェポキシ樹脂組成物層の加熱
硬化（１５０℃で６０分間）後の引張弾性率は３３ｋ９
／脇２であった。実施例 ４実施例１の接着性シートを
使用し、このシートの第２のェポキシ樹脂組成物層側を
０．７側厚さの鋼板に貼り合わせたのち、１５０℃雰囲
気中で６０分間加熱硬化させて上記鋼板に強力に固着さ
せた。
上記加熱硬化後、鋼板のヒケ現象は目視により全く認め
られなかった。また、このように補強した鋼板を試験片
として下記の如き強度試験を行なった。く強度試験＞ 先端間の距離ｌｏｗ奴で平行に配置させた、先端が曲率
半径５側の逆Ｕ字型断面を呈する２枚の垂直平板（中５
仇帆）を有する支持台で、中５仇肋‘こされた試験片を
水平に支持し、その中央部に上部から曲率半径１仇岬の
Ｕ字型断面を呈する垂直平板（中５０肋）で荷重を加え
たときの最大曲げ応力（ｋ９／５仇舷中）を測定した。
その試験結果は、１８ｋ９／５仇舷中となり、補強措置
をなんら施こしていない鋼板単独の最大曲げ応力が８ｋ
ｇ／５仇岬中であったのに対し、非常にすぐれた補強効
果が得られていることが判った。比較例 １実施例１で
得た第１のェポキシ樹脂組成物層を単独で０．７側厚さ
の鋼板に設けて加熱硬化させ、上記鋼板を補強したとこ
ろ、実施例４と同様にして測定された最大曲げ応力は１
１ｋｇ／５０脚中となり、かなりの補強効果が得られた
。
しかし、上記の加熱硬化後に、鋼板にヒケ現象が生じる
ことが目視により観察された。比較例 ２ 実施例１で得た第２のェポキシ樹脂組成物層を単独で０
．７脚厚さの鋼板に貼り合わせて加熱硬化させ、上記鋼
板を補強したところ、実施例４と同様にして測定された
最大曲げ応力は８．５ｋ９／５０肋中となり、充分な補
強効果を得ることができなかった。
しかし、上記の加熱硬化後の鋼板のヒケ現象は目視によ
りなんら認められなかった。実施例 ５ 実施例１の接着性シートを使用し、このシートの第２の
ェポキシ樹脂組成物層側を０．７肌厚さの鋼板に貼り合
わせ、ついで第１のェボキシ樹脂組成物層側に０．１肋
厚のガラスクロス（東洋紡社製ＷＫ−３０２０）を庄着
し、これらを一体に１５０午○雰囲気中で６０分間加熱
して硬化させた。
この硬化中、鋼板のヒケ現象は全く認められず、またこ
のように補強した鋼板の技大曲げ応力は４０ｋｇ／５仇
舷中となり、実施例４よりもさらに補強効果が増大して
いた。実施例 ６ 実施例２の接着性シートを使用して、実施例４と全く同
様にして０．７肋厚の鋼板を補強した。
その結果、加熱硬化後のヒケ現象は認められず、また技
大曲げ応力が１５ｋ９／５仇岬中と大きく充分な補強効
果が得られた。実施例 ７実施例３の接着性シートを使
用して、実施例４と全く同様にして０．７肋厚の鋼板を
補強した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 金属板に設けて加熱硬化させたときの引張弾性率が
    上記金属板の剛性を向上させるに必要かつ充分な大きさ
    となるような樹脂配合組成にされた第１のエポキシ樹脂
    組成物層に、上記同様の引張弾性率が金属板の剛性を向
    上させるに不充分な大きさとなるような樹脂配合組成に
    された第２のエポキシ樹脂組成物層を積層したことを特
    徴とする金属板補強用の接着性シート。 ２ 加熱硬化後の引張弾性率が、第１のエポキシ樹脂組
    成物層で３０〜５００ｋｇ／ｍｍ＾２、第２のエポキシ
    樹脂組成物層で０．１〜１５ｋｇ／ｍｍ＾２の範囲にあ
    る特許請求の範囲第１項記載の金属板補強用の接着性シ
    ート。 ３ 第１のエポキシ樹脂組成物層に補強材が埋設されて
    なる特許請求の範囲第１項または第２項記載の金属板補
    強用の接着性シート。 ４ 補強材がガラス繊維布である特許請求の範囲第３項
    記載の金属板補強用の接着性シート。 ５ 少なくとも第２のエポキシ樹脂組成物層が粘着性を
    有している特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
    かに記載の金属板補強用の接着性シート。 ６ 金属板が自動車の車体鋼板である特許請求の範囲第
    １項ないし第５項のいずれかに記載の金属板補強用の接
    着性シート。 ７ 金属板に設けて加熱硬化させたときの引張弾性率が
    上記金属板の剛性を向上させるに必要かつ充分な大きさ
    となるような樹脂配合組成にされた第１のエポキシ樹脂
    組成物層に、上記同様の引張弾性率が金属板の剛性を向
    上させるに不充分な大きさとなるような樹脂配合組成に
    された第２のエポキシ樹脂組成物層を積層してなる接着
    性シートを使用し、このシートをその第２のエポキシ樹
    脂組成物層側から金属板に圧着し加熱硬化させることを
    特徴とする金属板補強方法。 ８ 加熱硬化後の引張弾性率が、第１のエポキシ樹脂組
    成物層で３０〜５００ｋｇ／ｍｍ＾２、第２のエポキシ
    樹脂組成物層で０．１〜１５ｋｇ／ｍｍ＾２の範囲にあ
    る接着性シートを使用する特許請求の範囲第７項記載の
    金属板補強方法。 ９ 少なくとも第２のエポキシ樹脂組成物層が粘着性を
    有している接着性シートを使用する特許請求の範囲第７
    項または第８項記載の金属板補強方法。 １０ 第１のエポキシ樹脂組成物層に補強材が埋設され
    てなる接着性シートを使用する特許請求の範囲第７項な
    いし第９項のいずれかに記載の金属板補強方法。 １１ 接着性シートの第１のエポキシ樹脂組成物層側に
    補強材を配設して、この補強材と接着性シートとを一体
    に金属板に圧着し加熱硬化させることからなる特許請求
    の範囲第７項ないし第９項のいずれかに記載の金属板補
    強方法。 １２ 補強材がガラス繊維布である特許請求の範囲第１
    ０項または第１１項記載の金属板補強方法。 １３ 金属板が自動車の車体鋼板であり、この鋼板の裏
    面側に接着性シート（ないし補強材）を圧着し加熱硬化
    させる特許請求の範囲第７項ないし第１２項のいずれか
    に記載の金属板補強方法。
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