JPS608947B2 - 金属板補強用接着性シ−ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属板補強用後着性シートに関するものであ
る。

従来、自動車などにおいては、車体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、ク
オーターパネル、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、車体外板の制振と補強を兼ねて、アスファ
ルトゴム、ヱポキシ樹脂、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
の裏面側に相当な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
に三次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と硬化収
縮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、車体の面一（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、金属補強部材
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、見い出さ
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りかつ加熱硬化させたときのガ
ラス転移温度が高くなるように樹脂配合組成された第１
の熱硬化性樹脂組成物層に、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りかつ加
熱硬化させたときのガラス転移温度が低くなるように樹
脂配合組成された第２の熱硬化性樹脂組成物層を積層し
てシ−ト本体を構成し、このシート本体に多数個の貫通
孔を形成したことを特徴とする金属板補強用接着性シー
トに係るものである。

ところで、この発明における熱硬化性樹脂組成物は、そ
の加熱硬化後の引張弾性率およびガラス転移温度が主に
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
となりかつ加熱硬化させたときのガラス転移温度が高く
なるような樹脂配合組成にした熱硬化性樹脂組成物を調
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、硬化収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りかつ加熱硬化させたときのガラス
転移温度が低くなるような樹脂配合組成にした熱硬化性
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、この場合硬化収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った。この発明によ
れば、引張弾性率が大でかつガラス転移温度の高い第１
の熱硬化性樹脂組成物層に、上記引張弾性率が小でかつ
ガラス転移温度の低い第２の熱硬化性樹脂組成物層を積
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、第１の熱硬化性樹脂組成物層の
硬化収縮が第２の熱硬化性樹脂組成物層によって緩和さ
れるため、もはや金属板に歪みを生じさせることがなく
、一方主として第１の熱硬化性樹脂組成物層によって充
分に満足できる補強効果を得ることができる。

また、上記第１および第２の熱硬化性樹脂組成物層でシ
ート本体を構成させる一方、このシート本体に多数個の
貫通孔に設けたことにより、以下の如き諸種の効果がも
たらされる。

第１に、多数個の貫通孔を有する金属板補強用接着性シ
ートは鋼板等に貼着する際、鋼板と上記接着性シートの
間に気泡が入り込んでも、上記貫通孔を通して外部に排
出されるから密着性が良くなり、上記両者間に気泡が存
在したままになることはない。

このため、上記接着性シートの接着有効面積は十分に確
保されるから、該接着性シートの接着姿勢、たとえば、
垂直貼着姿勢や仰向け貼着姿勢等の状態にあっても、加
熱時に位置ずれを起したり、脱落するおそれがなく適正
位置に堅固に貼付保持される。勿論、上言己鋼板との密
着性が向上するため、目的とした補強効果も当然高めら
れることになる。第２に、上記の鋼板と金属板補強用接
着性シートとの間に空気のたまりが存在しないため、加
熱硬化の際に空気が熱膨張して凹凸状のしわ等が生じる
こともなく、したがって、外観が非常に良くなる。

ところで、鋼板が自動車用外板などの場合は、金属板補
強用接着性シートを上記外板に貼り付けた後、外板に対
して露着塗装等を行なって防錆処理を施すのが通例であ
り、この場合、当然のことながら上記外板における上記
シート貼着部分は塗装がなされてはおらず、多湿条件に
さらされた時、外板と上記接着性シートの界面へ水分が
侵入し、錆の発生原因となる。

しかるに、この発明では、上述のように貫通孔の形成に
よって金属板補強用接着性シートの外板に対する密着性
の向上を図ってあるから、両者間の界面への水分の侵入
が阻止され、このため錆が発生するおそれは解消される
。

また、上記貫通孔に露着塗料が入り込んで補強されるた
め、この貫通孔の形成によって接着性シート自体の強度
が低下するといった懸念もなくなる。

この発明の接着性シートにおける第１の熱硬化性樹脂組
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でかつ加熱硬化させた
際のガラス転移温度が高くなるような樹脂配合組成とさ
れたものであるが、そのうち、引張弾性率は一般に３０
〜５００ｋ９／桝程度、ガラス転移温度は通常８０ｏ○
以上である。

この弾性率があまり大きくなりすぎたりガラス転移温度
が高くなりすぎると、第２の熱硬化性樹脂組成物層の存
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、ＩＳＯＲｅｃｏｍｍｅｎ舷ｔｉｏｎＲ−５２
７に規定された方法で、Ｔｙｐｅｌ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の熱硬化性樹脂組
成物層は、加熱硬化後の引張弾性率が金属板の剛性を向
上させるに不充分な大きさでかつ加熱硬化されたときの
ガラス転移温度が低くなるように樹脂配合組成されたも
のがあるが、そのうち引張弾性率は一般に０．１〜１５
ｋ９／桝程度、ガラス転移温度は通常７０ｏＣ以下であ
る。この弾性率があまり小さくなりすぎたりガラス転移
温度が低くなりすぎると、金属板の補強効果に乏しくな
る。上記の第１および第２の熱硬化性樹脂組成物層は、
それぞれ、熱硬化性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形成することによ
り形成できる。このシート形成に当たって、熱硬化性樹
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の熱硬化性樹脂組成物層の加熱硬化
後の引張弾性率ならびにガラス転移温度が前記の如くな
るように調整する。各組成物層の形成に用いられる熱硬
化性樹脂は代表的にはェポキシ樹脂であり、このェポキ
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、線状脂肪族ェポ
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、上記樹脂と併用され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８０〜２００ｏ○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−ジアミノジフ
エニルスルホン、２一ｎー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、ィ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
ーチオ尿素譲導体などが用いられる。

使用量は、熱硬化性樹脂１０の重量部に対して通常１〜
１５重量部の割合でよい。上記の熱硬化性樹脂および硬
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
下げて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ＩＪケトン、ビスフエノール
Ａとエピクロルヒドリンとより譲導される高分子量のェ
ポキシ樹脂などの熱可塑性樹脂、またブタジェソーアク
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、熱硬化性樹脂１０の重量部に対して
５〜１０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、マナい酸類、カーボンブラック、コロィダルシリカ
などの充填剤が用いられる。

配合量は、熱硬化性樹脂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ヱーテルなど
の反応性稀釈剤、ジオクチルフタレートの如きフタル酸
系可塑剤などを配合できる。これらの量は、熱硬化性樹
脂１０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
熱硬化性樹脂組成物層のなかでもとくに第２の熱硬化性
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の熱硬化性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の熱硬化性樹脂組成物層には、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、綿、ナイロン、ポリエステ
ル、ポリプロピレン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の熱硬化性樹脂組成物層をシート状
に形成する際に、補強材の片面ないし両面に熱硬化性樹
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舎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、とくに望ましくはガラス繊維不織布もしくは織布
を使用するのがよい。この発明の接着性シートは、上述
の如き構成の第１の熱硬化性樹脂組成物層と第２の熱硬
化性樹脂組成物層とを種層し一体化させてシート本体を
構成し、さらに、このシート本体に多数の貫通孔を設け
てなるものであり、第１の熱硬化性樹脂組成物層と第２
の熱硬化性樹脂組成物層との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。

このシート本体の厚みは、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の熱硬化性樹脂組成
物層で０．０１〜１０側程度、好適には０．１〜５肌、
第２の熱硬化性樹脂組成物層で０．１〜３比奴程度、好
適には０．５〜１物舷で、全体厚みが通常０．２〜４仇
奴程度で好適には０．５〜２仇帆である。上記貫通孔を
設けるには任意の孔形成手段を採用すればよく、たとえ
ば針、銀、ドリル、孔あげパンチなどの穿孔手段を用い
れば容易に形成できる。

熱硬化性樹脂が常温で粘着性を有する場合はシ−ト本体
を冷却して行なうとより容易になる。貫通孔を設ける際
に注意すべきことは、この発明における貫通孔は加熱硬
化の際補強すべき物体と接着性シートの間の空気をこの
孔より逃がして両者の間に気泡が残らないようにするた
めのものであり、この発明の目的である補強を損なうも
のであってはならないということは言うまでもない。貫
通孔の形状についてはとくに限定するところはないが、
その大きさと数については空気を逃がすことのできるも
のであればよい、これは補強用後着性シートの組成、厚
さなどによっても異なるが、通常直径１〜１仇舷、好ま
しくは３〜５柳の円に相当する面積を有する貫通孔を１
００ｃ虎あたり通常１〜１の固程度設けるとよい。

貫通孔があまり小さすぎたり、あるいは数が少なすぎた
りした場合は気泡抜けが不完全になることがあり、また
逆に貫通孔があまり大きすぎたりすると補強効果の低下
する傾向があり、孔の大きさと数は適宜選定すべきであ
る。図面は、上述の如くしてつくられるこの発明の金属
板補強用接着性シートの一例を示したものであり、１は
第１の熱硬化性樹脂組成物層ＩＡと第２の熱硬化性樹脂
組成物層ＩＢとからなるシート本体、２はこのシート本
体１に形成された多数個の貫通孔である。

以上詳述したとおり、この発明の金属板補強用接着性シ
ートによれば、シート本体における第２の熱硬化性樹脂
組成物層側を金属板に圧着して加熱硬化させることによ
り、金属板の歪変形をきたすことなく大きな補強効果を
得ることができるとともに、多数個の貫通孔が設けられ
ていることによって前述したとおりの諸種の効果を得る
ことができる。

なお、この発明の金属板の補強用接着性シートは自動車
の外板の如き鋼板にその適用が限られるものではなく、
各種の車輪、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ている金属板に対して、広く適
用することができる。

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 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）３５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
）５礎部、バイロン＃５００（東洋紡社製ポリエステル
樹脂）１５部、キュアゾール２ＭＺ−ＡＺＮＥ（四国化
成社製ェポキシ樹脂用潜在硬化剤）５部、ジシアンジア
ミド（日本カーバイト社製ヱポキシ樹脂潜在硬化剤）５
部、タルク５碇郭およびアスベスト粉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泥練り
し、得られた樹脂塊を直圧式プレスにて厚さ０．４脚の
シート状に形成し、ついでガラスマット（日東紡績社製
ＭＣ＃３００）をラミネートして、第１の熱硬化性樹脂
組成物層とした。

この層の加熱硬化後の引張弾性率は９７ｋ９／めであっ
た。また、ガラス転移温度は１１０００であった。つぎ
に、ェピコート＃８７１（油化シェル社製ダィマー酸変
性ェポキシ樹脂）８の部、ェピコート＃１００２（前出
）１戊部およびハイカーＣＴＢＮ１３００×８（Ｂ．Ｆ
．グッドリッチ社製ニトリルゴム）１０部を、熔解釜に
て溶融混合して得られた組成物１００部に、キュアゾー
ルなけＺ−ＡＺＮＥ（前出）５部、ジシアンジアミド５
部、タルク５疎郡およびアスベスト粉３部を配合した。

このものを通常のミキシングロールにて湯練りすること
により、樹脂魂を得て、これを直圧式プレスにてシート
状に成形して、厚さ１肌からなる未硬化状態の第２の熱
硬化性樹脂組成物層とした。この層の加熱硬化後の引張
弾性率は３．０ｋｇ／めであった。また、ガラス転移温
度は４０００であった。つぎに、上記第１および第２の
熱硬化性樹脂組成物層を貼り合せてシート本体を構成さ
せ、しかる後、このシート本体に穿孔機を用いて１００
ｃ堆あたり５個の割合で直径５脚の貫通孔を形成し、金
属板補強用接着性シートを得た。

次に、厚さ０．８側の鋼板（縦３０肌、横３０肌）の一
側面に上記補強用後着性シート（縦２５肌、横２５ｃｍ
）を圧着した。

この時、多数個の貫通孔により、鋼板と金属板補強用接
着性シートの間に気泡を含むことはなかった。これを１
５０ｑ０で３び分間加熱硬化させたところ、凹凸状のし
わなどが形成されることもなく、外観が良好で、充分な
補強効果のあることがわかった。次に、これらの補強材
を除いた鋼板部分にニトパゥダー（日東電気工業社製ェ
ポキシ樹脂粉末塗料）を静電塗装し、鋼板のひげ現象を
観察したが、目視されるひげは全く認められなかった。
さらに、これを塩水燈霧試験機（東洋理化工業社製６Ｒ
−ＪＲ型）にて、５０餌時間塩水贋霧試験を行ない上記
接着性シートと鋼板の界面を観察したが、錆の発生はな
かった。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、／・ィカー＃１０７２（Ｂ．Ｆ．
グッドリッチ社製ニトリルゴム）１戊部、プラタミドＨ
ＩＯ班（日本リルサン社製共重合ナイロン樹脂）４礎郭
、ＤＰハ−ドナー（丸和バイオケミカル社製硬化剤）２
部、ジシアンジアミド５部、タルク５０部、およびアス
ベスト粉２部を通常のミキシ‐ングロールにて混線りし
、得られた樹脂塊を直圧式プレスにて厚さ０．３肋のシ
ート状に成形し、これにガラスクロス（日東紡績社製Ｗ
Ｅ２６−１０４）をラミネートして第１の熱硬化性樹脂
組成物層とした。

この層の加熱硬化後の引張弾性率は７２ｋｇ／めであっ
た。また、この第１の熱硬化性樹脂組成物層のガラス転
移温度は１０５ご０であった。つぎに、アデカＥＰ−４
０００（旭電化社製ェポキシ樹脂）７５部、ェピコート
＃１００２（前出）１５部およびハィカーＣＴＢＮ１３
００×８（前出）１碇郡を溶融混合し、得られた素成物
１０碇邦もこ、ＤＰハードナー（前出）２部、ジシアン
ジアミド５部、タルク５０部およびアスベスト粉３部を
配合し、しかるのち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０．７肋からなる第２の熱硬化性
樹脂組成物層とした。この層の加熱硬化後の引張弾性率
は１０ｋ９／磯であった。また、この第２の熱硬化性樹
脂組成物層のガラス転移温度は５０００であった。つい
で、この第２のェポキシ樹脂組成物層と上記第１の熱硬
化性樹脂組成物層を貼り合わせてシート本体を構成させ
、しかる後このシート本体に穿孔機を用いて１００ｃ虎
あたり１の固の割合で直径３脚の貫通孔を形成して金属
板補強用接着性シートを得た。

次に、実施例１と同様にして０．８肋の鋼板（縦３０ｃ
爪、横３０肌）の一側面に、上記補強用後着性シート（
縦２５弧、横２５弧）を圧着し、１５０ｑｏで３０分間
加熱硬化させた。

その結果、気泡が抜けないことによる凹凸変形も起きず
、外観が良好で、補強効果も向上していた。さらに目視
により鋼板のひげ現象を観察したが、それは認められな
かった。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の金属板補強用接着性シートの一例を示
す断面図である。 ＩＡ・・・・・・第１の熱硬化性樹脂組成物層、ＩＢ…
・・・第２の熱硬化性樹脂組成物層、１・・・・・・シ
ート本体、２・・・・・・貫通孔。

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の大きさ
   となり、かつ加熱硬化させたときのガラス転移温度が高
   くなるように樹脂配合組成された第１の熱硬化性樹脂組
   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り、かつ加熱硬化させたと
   きのガラス転移温度が低くなるように樹脂配合組成され
   た第２の熱硬化性樹脂組成物層を積層してシート本体を
   構成し、このシート本体に多数の貫通孔を形成した金属
   板補強用接着性シート。 ２ 加熱硬化後の引張弾性率が第１の熱硬化性樹脂組成
   物層で３０〜５００ｋｇ／ｍｍ＾２、第２の熱硬化性樹
   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接着性シート
   。 ３ 加熱硬化後のガラス転移温度が第１の熱硬化性樹脂
   組成物層で８０℃以上、第２の熱硬化性樹脂組成物層で
   ７０℃以下に設定されている特許請求の範囲第１項記載
   の金属板補強用接着性シート。 ４ 第１の熱硬化性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、第２項または第３項記載の
   金属板補強用接着性シート。 ５ 補強材がガラス繊維である特許請求の範囲第４項記
   載の金属板補強用接着性シート。 ６ 少なくとも第２の熱硬化性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５項のいずれ
   かに記載の金属板補強用接着性シート。