WO2024135168A1 - 連結部材及び連結部材の製造方法 - Google Patents

連結部材及び連結部材の製造方法 Download PDF

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WO2024135168A1
WO2024135168A1 PCT/JP2023/041043 JP2023041043W WO2024135168A1 WO 2024135168 A1 WO2024135168 A1 WO 2024135168A1 JP 2023041043 W JP2023041043 W JP 2023041043W WO 2024135168 A1 WO2024135168 A1 WO 2024135168A1
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WO
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resin
solid
manufacturing
adhesive
connecting member
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PCT/JP2023/041043
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English (en)
French (fr)
Inventor
信行 高橋
優俊 森
Original Assignee
株式会社レゾナック
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Priority claimed from JP2022207040A external-priority patent/JP2024090867A/ja
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Definitions

  • This disclosure relates to a connecting member and a method for manufacturing the connecting member.
  • Patent Document 1 discloses an assembled battery in which multiple batteries are arranged front to back on the heat exchange surface of a cooling plate with an insulating separator sandwiched between them, holding plates are placed on the front to back and left to right of the battery row, and the holding plates are fastened together to hold each battery, with the separators each having independent battery storage compartments arranged side by side so that the multiple batteries can be held together in parallel.
  • the bonding process time refers to the time from the start point when the bonding agent first comes into contact with one or both of the substrates that make up the bonded body to the end point when the fabrication of the bonded body is completed.
  • the bonding process time includes the time required for the application and drying process of the liquid adhesive or the placement process of the solid bonding agent, and the time required to bond the substrates together (for example, to harden the adhesive layer). The shorter the bonding process time, the higher the productivity of the bonded body can be.
  • open time refers to the time limit from when a bonding agent is applied or placed on one substrate (e.g., a first member) until the other substrate (e.g., a second member) is placed on it.
  • the adhesive strength of the bonding agent does not decrease, and these substrates can be bonded together with sufficient adhesive strength.
  • the longer the open time the greater the degree of freedom in the manufacturing process of the bonded body.
  • the present invention aims to provide a method for manufacturing a connecting member that can further improve productivity, more specifically, by shortening the joining process time and lengthening the open time.
  • the present invention also aims to provide a connecting member in which components are joined with high joining strength.
  • a manufacturing method for manufacturing a connecting member in which a first connecting body and a second connecting body are connected comprising the steps of: the first connector has a first member at one end, and the second connector has a second member at one end extending along the first member; a pre-bonding process for preparing a laminate in which the first member, a solid bonding agent containing as a main component at least one amorphous thermoplastic resin selected from a thermoplastic epoxy resin and a phenoxy resin, and the second member are arranged in this order; a joining step of heating and pressurizing the laminate to melt the solid adhesive and join the first member and the second member,
  • a method for producing a connecting member wherein the amorphous thermoplastic resin has an epoxy equivalent of 1,600 or more, or the amorphous thermoplastic resin does not contain an epoxy group and has a heat of fusion of 15 J/g or less.
  • the first connector extends along a first direction, The method for manufacturing a connecting member described in any one of [1] to [4], wherein the first member extends in a second direction intersecting the first direction.
  • the manufacturing method disclosed herein can further improve productivity, more specifically, it can manufacture connecting members with a short joining process time and a long open time, and can join components with high joining strength.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery case according to one embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery case according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a partially enlarged perspective view of a battery case according to one embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a state in which a first member and a second member are bonded together via an adhesive layer containing a solid bonding agent.
  • Along a certain reference includes along a direction within a range of less than ⁇ 45° from the certain reference.
  • the end of a certain component in a certain direction refers to a length range from the edge of the component in that direction to 1/5 (preferably 1/10) or less of the overall length of the component in that direction.
  • bonding means joining two objects together, with adhesion and welding being subordinate concepts.
  • Adhesion means joining two adherends (things to be bonded) together using an organic material such as tape or adhesive (curable resin, thermoplastic resin, etc.).
  • Welding means joining by utilizing entanglement and crystallization due to molecular diffusion that occurs during the process of contact pressure application and cooling, or by utilizing intermolecular interactions with the base material that occur during melting, when the surface of a thermoplastic resin, etc. is melted by heat.
  • the connecting member includes a first connecting body and a second connecting body.
  • the first connecting body extends along a first direction and has a first member extending along a second direction integrally at an end of the first direction.
  • the second connecting body extends along the second direction and has a second member extending along the second direction integrally at an end of the second direction.
  • the first direction may be parallel to or intersect with the second direction.
  • the first connecting body and the second connecting body are connected by joining the first member and the second member with a solid adhesive.
  • the connecting member can be applied to a member having a plurality of connecting bodies, for example, an industrial product such as a battery case, daily necessities, building materials, etc.
  • the X direction, Y direction, and Z direction of the Cartesian coordinate system are defined as follows:
  • the Z direction (third direction) is the height direction of the battery case.
  • the X direction (first direction) and the Y direction (second direction) are the surface directions of the battery case.
  • the battery case 10 of one embodiment shown in FIG. 1 has a bottom wall portion 12 and a side wall portion 14 as a connecting member.
  • the bottom wall portion 12 is a plate-like member having a surface 13 parallel to the first direction and the second direction as shown in FIG. 2.
  • the bottom wall portion 12 has recesses 16 extending in the X direction on both sides in the Y direction on the back surface 15 side. Although not shown, the recesses 16 may have through holes penetrating in the Z direction.
  • the material of the bottom wall portion 12 is metal or resin.
  • the side wall portion 14 is integrally provided at each end of the bottom wall portion 12 in the first direction and the second direction.
  • the side wall portion 14 has a plurality of first connectors 18 (two in the case of FIG. 1) and a plurality of second connectors 20 (two in the case of FIG. 1).
  • the first connector 18 is a long plate-like member with the first direction as the longitudinal direction, and has the first member 3 integrally at each end in the first direction.
  • the first member 3 is formed by bending the end of the first connector 18 in the first direction in the second direction.
  • the first connector 18 has a bottom side connector 22 at the end of the first connector 18 on the bottom wall portion 12 side in the third direction.
  • the bottom side connector 22 is formed by bending the end of the first connector 18 in the third direction in the second direction.
  • the bottom side connector 22 may have a screw hole at a position corresponding to the through hole of the bottom wall portion 12.
  • the first connector 18 may be fixed to the bottom wall portion 12 by screwing a screw (not shown) inserted into the through hole of the bottom wall portion 12 into the screw hole.
  • the material of the first connector 18 (first member 3) is metal or resin, and may be the same material as the material of the bottom wall portion 12, or may be a different material.
  • the second connector 20 is a long plate-like member with the second direction as its longitudinal direction, and has a second member 4 integrally formed at each end in the second direction.
  • the second member 4 shown in FIG. 1 is the end of the second connector 20 in the second direction, and extends along the second direction.
  • the material of the second connector 20 (second member 4) is metal or resin, and may be the same material as the bottom wall portion 12 or a different material.
  • the first connector 18 and the second connector 20 are connected by joining the first member 3 and the second member 4 as shown in FIG. 3.
  • the first member 3 and the second member 4 are joined by an adhesive layer (described later) formed by melting and then solidifying a solid adhesive.
  • the metal is preferably at least one selected from the group consisting of aluminum, iron, copper, magnesium, and alloys thereof, and from the standpoint of adhesive strength and base material strength, and from the standpoint of interfacial adhesive strength with the solid adhesive, it is more preferably at least one selected from the group consisting of aluminum alloys and iron alloys.
  • the resin is preferably one selected from the group consisting of thermoplastic resins, thermosetting resins, and fiber-reinforced plastics (FRP), and from the standpoints of adhesive strength, cost, and ease of molding, it is more preferable that the resin be a thermoplastic resin.
  • High adhesive strength may be obtained by performing an appropriate pretreatment on the first member 3 or the second member 4, or on both.
  • Pretreatment is preferably a pretreatment for cleaning the surface of the substrate or a pretreatment for creating irregularities on the surface. Only one type of pretreatment may be performed, or two or more types may be performed. As specific methods for these pretreatments, known methods can be used.
  • the material of the member is a metal such as aluminum or iron
  • at least one treatment selected from the group consisting of degreasing treatment, UV ozone treatment, blast treatment, polishing treatment, plasma treatment, and etching treatment is preferable.
  • the material of the member is a resin such as FRP, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyetherimide, polyamide, polybutylene terephthalate
  • at least one treatment selected from the group consisting of degreasing treatment, UV ozone treatment, blast treatment, polishing treatment, plasma treatment, and corona discharge treatment is preferable.
  • the battery case 10 connects the first connector 18 and the second connector 20 by joining the first member 3 and the second member 4, which allows for greater productivity than conventional methods that use mechanical means for connection.
  • the connecting member connecting the first connecting body 18 and the second connecting body 20 is the side wall portion 14, but the present invention is not limited to this.
  • the second connecting body may be the bottom wall portion 12. That is, the bottom side connecting member 22 as the first member 3 of the first connecting body 18 and the bottom wall portion 12 as the second connecting body 20 may be joined by an adhesive layer instead of being connected by screws.
  • the first connecting body 18 and the bottom wall portion 12 are connected by joining the bottom side connecting member 22 and the bottom wall portion 12, so that the same effect as in the above embodiment can be obtained.
  • a method for manufacturing a battery case includes a pre-bonding step of forming a laminate in which a first member, a solid adhesive mainly composed of at least one amorphous thermoplastic resin selected from thermoplastic epoxy resin and phenoxy resin, and a second member to be bonded to the first member are arranged in this order, and a bonding step of heating and pressurizing the laminate to melt the solid adhesive and bond the first member to the second member.
  • the first member and the solid adhesive and the second member and the solid adhesive are not bonded to each other, but are bonded to each other in the next bonding step.
  • the solid adhesive may have tackiness, in which case the solid adhesive is temporarily fixed to the base material in the pre-bonding step.
  • a laminate is formed in which a first member, a solid adhesive containing as a main component at least one amorphous thermoplastic resin selected from a thermoplastic epoxy resin and a phenoxy resin, and a second member are arranged in this order.
  • the first member and the solid adhesive, and the solid adhesive and the second member are not bonded to each other, and each is an independent member superimposed on top of each other.
  • solid in the solid adhesive means that it is solid at room temperature, i.e., that it has no fluidity when it is not pressurized at 23°C. It is desirable that the solid adhesive be able to retain its shape without deformation for 30 days or more when it is not pressurized at 23°C, and furthermore, that it has the property of not changing quality.
  • the "main component” refers to the component that is contained most abundantly among the resin components in the solid bonding agent and that accounts for 50% by mass or more of the resin components in the solid bonding agent.
  • the solid bonding agent preferably contains 50% by mass or more of the resin component, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more.
  • the solid bonding agent is mainly composed of at least one amorphous thermoplastic resin selected from thermoplastic epoxy resins and phenoxy resins, and the epoxy equivalent of the amorphous thermoplastic resin is 1,600 or more, or the amorphous thermoplastic resin does not contain an epoxy group, and the heat of fusion of the amorphous thermoplastic resin is 15 J/g or less.
  • air bubbles may be mixed into the bonding portion, or the metal members may be grounded if there are irregularities on the surface of the metal members. The mixing of air bubbles into the bonding portion or the grounding of the metal members may cause electrical corrosion between different metal members.
  • a solid bonding agent mainly composed of at least one amorphous thermoplastic resin selected from thermoplastic epoxy resins and phenoxy resins, the mixing of air bubbles can be prevented, and the metal members can be bonded together while absorbing the irregularities on the surface of the metal members with the thickness of the solid bonding agent. Therefore, according to the present disclosure, contact between the metal members can be prevented, and electrical corrosion that may occur between the different metal members can be suppressed.
  • an amorphous resin is a resin that has a melting point (Tm) but does not have a clear endothermic peak associated with melting or has a very small endothermic peak when measured using a differential scanning calorimeter (DSC).
  • Tm melting point
  • DSC differential scanning calorimeter
  • the heat of fusion is calculated from the area of the endothermic peak in DSC and the mass of the thermoplastic resin component.
  • inorganic fillers or the like are contained in the solid bonding agent, the heat of fusion is calculated from the mass of the resin component excluding the inorganic filler.
  • an amorphous thermoplastic resin refers to a resin having properties that can be measured by the following procedure. 2 to 10 mg of a sample is weighed out, placed in an aluminum pan, and heated from 23°C to 200°C or higher at 10°C/min using a DSC (Rigaku Corporation DSC8231) to obtain a DSC curve. The area of the endothermic peak upon melting obtained from the DSC curve is then used to calculate the heat of fusion from the weighed value. If the heat of fusion is 15 J/g or less, the resin is deemed to be an amorphous thermoplastic resin.
  • the content of the amorphous thermoplastic resin is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more of the resin components in the solid bonding agent.
  • the heat of fusion is 15 J/g or less, preferably 11 J/g or less, more preferably 7 J/g or less, even more preferably 4 J/g or less, and most preferably the endothermic peak upon melting is below the detection limit.
  • the epoxy equivalent is 1,600 or more, preferably 2,000 or more, more preferably 5,000 or more, even more preferably 9,000 or more, and most preferably above the detection limit so that epoxy groups are substantially not detectable.
  • the solid adhesive By using the solid adhesive, the sudden drop in viscosity seen with conventional hot melt adhesives does not occur when heated, and the adhesive does not reach a low viscosity state (0.001 to 100 Pa ⁇ s) even in high temperature ranges exceeding 200°C. Therefore, the solid adhesive does not flow out of the laminate even in a molten state, and the thickness of the adhesive layer can be stably secured, making it possible to stably obtain high adhesive strength. This makes it possible to more reliably prevent contact between metal components, prevent electrolytic corrosion, and stably obtain high adhesive strength.
  • the epoxy equivalent in this disclosure (the mass of the resin containing 1 mole of epoxy groups) is the epoxy equivalent value of the thermoplastic epoxy resin or phenoxy resin component contained in the solid adhesive before bonding, and is a value (unit: g/eq.) measured by the method specified in JIS K 7236:2001. Specifically, the epoxy equivalent of the resin is measured using a potentiometric titration device, using cyclohexanone as the solvent, adding tetraethylammonium bromide acetate solution to the resin, and using a 0.1 mol/L perchloric acid-acetic acid solution. For solvent-diluted products (resin varnishes), the value is calculated as a solids equivalent value based on the non-volatile content.
  • the epoxy equivalent of a mixture of two or more resins can also be calculated from the content and epoxy equivalent of each resin.
  • the melting point of the amorphous thermoplastic resin which is the main component of the solid adhesive, is preferably 50°C to 400°C, more preferably 60°C to 350°C, and even more preferably 70°C to 300°C.
  • the melting point of the amorphous thermoplastic resin means the temperature at which it substantially softens from a solid and acquires thermoplastic properties, making it possible to melt and bond.
  • thermosetting adhesives In conventional joints containing thermosetting adhesives, it is difficult to disassemble the joints, and it is difficult to separate and recycle the different materials that make up the joints (i.e., poor recyclability). In addition, when a thermosetting adhesive is used, it is difficult to reattach the joints when there is a misalignment of the joint during the joint manufacturing process, or when the adherends are defective and need to be replaced (i.e., poor repairability), and it lacks convenience. On the other hand, the solid adhesive can be softened and melted by heat, and the two adherends can be easily separated, making it highly recyclable. In addition, because the solid adhesive is thermoplastic, it can be reversibly softened, melted, and hardened (solidified), and is therefore highly repairable.
  • the thermoplastic epoxy resin is preferably a polymer of (a) a bifunctional epoxy resin monomer or oligomer and (b) a bifunctional compound having two identical or different functional groups selected from the group consisting of a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a mercapto group, an isocyanate group, and a cyanate ester group.
  • the (a) bifunctional epoxy resin monomer or oligomer refers to an epoxy resin monomer or oligomer having two epoxy groups in the molecule.
  • Examples of the (a) bifunctional epoxy resin monomer or oligomer include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bifunctional phenol novolac type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, bifunctional naphthalene type epoxy resin, bifunctional alicyclic epoxy resin, bifunctional glycidyl ester type epoxy resin (e.g. diglycidyl phthalate, diglycidyl tetrahydrophthalate, dimer acid diglycidyl ester, etc.), bifunctional glycidyl amine type epoxy resin (e.g.
  • bifunctional heterocyclic epoxy resin bifunctional diarylsulfone type epoxy resin, hydroquinone type epoxy resin (e.g. hydroquinone diglycidyl ether, etc.), , 2,5-di-tert-butylhydroquinone diglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, etc.), bifunctional alkylene glycidyl ether compounds (for example butanediol diglycidyl ether, butenediol diglycidyl ether, butynediol diglycidyl ether, etc.), bifunctional glycidyl group-containing hydantoin compounds (for example 1,3-diglycidyl-5,5-dialkylhydantoin, 1-glycidyl-3-(glycidoxyalkyl)-5,5-dialkylhydantoin, etc.), bifunctional g
  • bifunctional compounds having a phenolic hydroxyl group in (b) above include mononuclear aromatic dihydroxy compounds having one benzene ring, such as catechol, resorcin, and hydroquinone; bisphenol compounds such as bis(4-hydroxyphenyl)propane (bisphenol A), bis(4-hydroxyphenyl)methane (bisphenol F), and bis(4-hydroxyphenyl)ethane (bisphenol AD); compounds having a condensed ring, such as dihydroxynaphthalene; bifunctional phenol compounds having an allyl group introduced, such as diallyl resorcin, diallyl bisphenol A, and triallyl dihydroxybiphenyl; and dibutyl bisphenol A.
  • mononuclear aromatic dihydroxy compounds having one benzene ring such as catechol, resorcin, and hydroquinone
  • bisphenol compounds such as bis(4-hydroxyphenyl)propane (bisphenol A), bis(4-hydroxyphenyl)
  • Examples of the (b) bifunctional compound having a carboxyl group include adipic acid, succinic acid, malonic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid.
  • Examples of the (b) bifunctional compound having a mercapto group include ethylene glycol bisthioglycolate and ethylene glycol bisthiopropionate.
  • Examples of the (b) bifunctional compound having an isocyanate group include diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HMDI), and tolylene diisocyanate (TDI).
  • MDI diphenylmethane diisocyanate
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • HMDI hexamethylene diisocyanate
  • TDI tolylene diisocyanate
  • Examples of the bifunctional compound having a cyanate ester group (b) include 2,2-bis(4-cyanatophenyl)propane, 1,1-bis(4-cyanatophenyl)ethane, and bis(4-cyanatophenyl)methane.
  • bifunctional compounds having a phenolic hydroxyl group are preferred because they can form thermoplastic polymers with suitable properties
  • bifunctional compounds having two phenolic hydroxyl groups and a bisphenol structure or a biphenyl structure are preferred from the viewpoints of heat resistance and adhesiveness
  • bisphenol A, bisphenol F and bisphenol S are preferred from the viewpoints of heat resistance and cost.
  • the polymer obtained by polymerization of (a) and (b) has a paraphenylene structure and an ether bond as the main skeleton, a main chain in which they are connected by an alkylene group, and a structure in which hydroxyl groups generated by polyaddition are arranged in the side chain.
  • the linear structure resulting from the main skeleton having the paraphenylene structure and the ether bond can increase the mechanical strength of the polymer after polymerization, and the hydroxyl groups arranged in the side chain can improve adhesion to the substrate.
  • thermosetting resins As a result, it is possible to achieve a high level of adhesive strength equivalent to that of thermosetting resins while maintaining workability. Furthermore, recycling and repair are possible by softening and melting with heat, and the recyclability and repairability, which are problems with thermosetting resins, can be improved.
  • Phenoxy resin is a polyhydroxy polyether synthesized from a bisphenol compound and epichlorohydrin, and has thermoplasticity.
  • a method for producing phenoxy resin a method by direct reaction of a dihydric phenol compound with epichlorohydrin and a method by addition polymerization reaction of a diglycidyl ether of a dihydric phenol compound with a dihydric phenol compound are known, but the phenoxy resin may be obtained by either method.
  • examples of the dihydric phenol compound include phenol compounds such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, biphenol, biphenylenediol, and fluorenediphenyl.
  • bisphenol A, bisphenol F, and bisphenol S are preferred from the viewpoints of cost, adhesiveness, viscosity, and heat resistance.
  • aliphatic glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, and diethylene glycol may be included in the above direct reaction. These may be used alone or in combination of two or more.
  • Phenoxy resin has a chemical structure similar to that of epoxy resin, and has a structure in which a paraphenylene structure and an ether bond are linked together in a main chain, and hydroxyl groups are arranged in side chains.
  • the weight average molecular weight of the thermoplastic epoxy resin and the phenoxy resin is preferably 10,000 to 500,000, more preferably 18,000 to 300,000, and even more preferably 20,000 to 200,000, as a polystyrene-equivalent value measured by GPC (gel permeation chromatography).
  • the weight average molecular weight is a standard polystyrene-equivalent value calculated from the elution peak position detected by GPC.
  • the weight average molecular weight is within the above range, the balance between thermoplasticity and heat resistance is good, so that a bonded body can be efficiently formed by melting, and the heat resistance of the bonded body can also be improved.
  • the weight average molecular weight is 10,000 or more, the heat resistance is excellent, and when it is 500,000 or less, the viscosity during melting is low and the adhesiveness is high.
  • the method for producing the solid adhesive is not particularly limited, but for example, it can be obtained by heating and polymerizing a monomer or oligomer of a bifunctional epoxy compound.
  • a solvent may be added during polymerization to reduce the viscosity and facilitate stirring. If a solvent is added, it must be removed, and the solid adhesive may be obtained by drying or polymerization or both on a release film or the like.
  • the blending amount of the additive relative to the total amount of the amorphous thermoplastic resin is preferably 50 volume % or less, more preferably 30 volume % or less, even more preferably 20 volume % or less, and most preferably 10 volume % or less.
  • the volume % of the additive represents the volume ratio of the additive contained before polymerization of the bifunctional epoxy compound monomer or oligomer based on the volume of the total amount of the amorphous thermoplastic resin, and the volume of the additive can be calculated by dividing the mass of the additive contained by the true specific gravity of the additive.
  • the above-mentioned additives include, for example, viscosity adjusters, inorganic fillers, organic fillers (resin powders), defoamers, coupling agents such as silane coupling agents, and pigments. These additives may be used alone or in combination of two or more.
  • viscosity adjusters include reactive diluents.
  • inorganic fillers include spherical fused silica, metal powders such as iron, silica sand, talc, calcium carbonate, mica, acid clay, diatomaceous earth, kaolin, quartz, titanium oxide, silica, phenolic resin microballoons, and glass balloons.
  • the solid adhesive obtained in this manner has a low content of unreacted monomers or terminal epoxy groups, or is substantially free of unreacted monomers or terminal epoxy groups, and therefore has excellent storage stability and can be stored for long periods at room temperature.
  • the form of the solid adhesive before melting is not particularly limited, but it is preferable that the solid adhesive has any shape selected from the group consisting of a film, a rod, a pellet, and a powder. At least one side of the outer shape of the solid adhesive is preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, even more preferably 1 mm or less, particularly preferably 0.5 mm or less, and most preferably 0.3 mm or less.
  • the solid adhesive before melting has a film shape.
  • a film-shaped solid adhesive can join the metal members to be joined while reliably holding the metal members at a predetermined distance across the entire joining surface. Therefore, a film-shaped solid adhesive is particularly advantageous for preventing electrolytic corrosion.
  • the thickness of the film-shaped solid adhesive is preferably 10 ⁇ m to 5 mm, more preferably 20 ⁇ m to 3 mm, and even more preferably 30 ⁇ m to 0.5 mm. By making the thickness of the film-shaped solid adhesive 10 ⁇ m or more, electrolytic corrosion between the first and second members can be more reliably prevented and adhesive strength can be ensured. By making the thickness of the film-shaped solid adhesive 5 mm or less, adhesive strength in the shear direction of the joining surface can be increased.
  • the solid adhesive may have tackiness to the extent that it does not impair adhesive strength and heat resistance. In that case, the solid adhesive can be temporarily fixed to the substrate in the laminate preparation process.
  • the laminate is heated and pressurized to melt the solid bonding agent, and then the temperature is lowered to solidify the solid bonding agent, thereby bonding the first member and the second member.
  • the temperature for the heating and pressurization is preferably 100°C to 400°C, more preferably 120°C to 350°C, and even more preferably 150°C to 300°C.
  • the pressure applied during the heating and pressurization is preferably 0.01 MPa to 20 MPa, more preferably 0.1 MPa to 10 MPa, and even more preferably 0.2 MPa to 5 MPa.
  • the pressure here refers to the average pressure at the joining surfaces of the first and second members.
  • thermoplastic epoxy resin and phenoxy resin which are the main components of the solid adhesive, have low cohesive strength within the resin and contain hydroxyl groups, which gives them a strong interaction with the base material and allows them to bond dissimilar materials with a stronger adhesive strength than conventional crystalline hot melt adhesives.
  • the bonding of the first and second components utilizes the phase change of the solid bonding agent (solid-liquid-solid), and as no chemical reaction is involved, bonding can be completed in a shorter time than with conventional thermosetting epoxy resins.
  • the thickness of the solid adhesive after bonding is preferably 10 ⁇ m to 5 mm, more preferably 20 ⁇ m to 3 mm, and even more preferably 30 ⁇ m to 0.5 mm.
  • the thickness of the solid adhesive after bonding 10 ⁇ m or more it is possible to more reliably prevent electrolytic corrosion between the first and second members and ensure adhesive strength.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a state in which a first member 3 and a second member 4 are bonded together via the solid bonding agent.
  • the first member 3 and the second member 4 are bonded together via an adhesive layer 2 in which the solid bonding agent is melted and then solidified, and the bonded body 1 of the first member 3 and the second member 4 shows excellent bonding strength.
  • the bonding strength is affected by many factors, such as the thickness of the adhesive layer, the molecular weight and chemical structure of the polymer constituting the adhesive, the mechanical properties, and the viscoelastic properties, in addition to the strength of the interfacial interaction between the adhesive layer and the substrate.
  • the main factors are the low cohesive force of the amorphous thermoplastic resin constituting the adhesive layer and the presence of hydroxyl groups in the resin, which form chemical bonds or intermolecular forces such as hydrogen bonds and van der Waals forces at the interface between the adhesive layer and the first member and the interface between the adhesive layer and the second member.
  • the state or characteristics of the interface of the bonded body are difficult to analyze because they are due to an extremely thin chemical structure having a thickness of the nanometer level or less, and it is impossible or impractical with current technology to identify the state or characteristics of the interface of the bonded body of the present disclosure and express it in a manner that distinguishes it from a bonded body that does not contain the solid bonding agent of the present disclosure.
  • the battery case of the present disclosure in which the adhesive layer contains an amorphous thermoplastic resin, has excellent recyclability and repairability, and can be easily disassembled into the first and second members, i.e., the first connected body and the second connected body, by heating the joint body.
  • the first member and the second member are collectively referred to as the joining base material.
  • Second component Iron The surface of the SPCC-SD was blasted to obtain a test piece having a width of 10 mm, a length of 45 mm and a thickness of 2.3 mm.
  • Weight average molecular weight, heat of fusion and epoxy equivalent of thermoplastic epoxy resin and phenoxy resin The weight average molecular weight, heat of fusion and epoxy equivalent of the thermoplastic epoxy resin and the phenoxy resin were measured by the following procedures.
  • thermoplastic epoxy resin and the phenoxy resin were dissolved in tetrahydrofuran, and the properties were measured under the following conditions using Prominence 501 (manufactured by Showa Science Co., Ltd., Detector: Shodex (registered trademark) RI-501 (manufactured by Showa Denko K.K.)).
  • Prominence 501 manufactured by Showa Science Co., Ltd.
  • Detector Shodex (registered trademark) RI-501 (manufactured by Showa Denko K.K.)
  • Eluent tetrahydrofuran
  • Calibration method Conversion using standard polystyrene
  • thermoplastic epoxy resin and the phenoxy resin were weighed out and placed in an aluminum pan, and the temperature was raised from 23° C. to 200° C. at 10° C./min using a DSC (DSC8231 manufactured by Rigaku Corporation) to obtain a DSC curve.
  • the heat of fusion was calculated from the area of the endothermic peak at the time of melting in the obtained DSC curve and the weighed value.
  • bonded body for open time evaluation, a bonded body for open time evaluation was also prepared in the same manner as in the "iron/iron” described below, except that the solid bonding agent was placed on the iron base material (first member) and then left to stand for three days, and then the iron base material (second member) was placed on it.
  • the solid adhesive P-1 cut to a size of 27 x 15 mm was placed on the iron base material (first member), and then the iron base material (second member) was quickly placed on top of it.
  • the overlap between these base materials was 25 mm wide and 12.5 mm deep.
  • the solid adhesive P-1 was placed so as to cover the entire overlapping area between the base materials. In other words, the first member and the second member were not in direct contact with each other, and the solid adhesive was interposed between them, to prepare an unbonded laminate.
  • the laminate was clamped in a hot press heated to 200°C, and a pressure of 110 N was applied for 1 minute to obtain a bonded body.
  • Aluminum/Aluminum A bonded body was obtained in the same manner as in the case of the above-mentioned "iron/iron” except that the above-mentioned aluminum base material was used for the first member and the second member.
  • the solvent was removed from the resin composition to obtain a solid adhesive (P-2) in the form of a film with a thickness of 100 ⁇ m and a solid content of 100 mass%.
  • the weight average molecular weight was 50,000, and the epoxy equivalent was above the detection limit. No heat of fusion peak was detected in DSC.
  • Solid adhesive P-4 The resin composition P-2 and a crystalline epoxy resin YSLV-80XY (manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd.) were mixed in a mass ratio of 94 to 6 to obtain a solid bonding agent (P-4).
  • the weight average molecular weight was 35,000, the epoxy equivalent was 2100 g/eq, and the heat of fusion was 4 J/g.
  • Solid adhesive P-5 The resin composition P-2 and a crystalline epoxy resin YSLV-80XY (manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd.) were mixed in a mass ratio of 89 to 11 to obtain a solid bonding agent (P-5).
  • the weight average molecular weight was 33,000, the epoxy equivalent was 1745 g/eq, and the heat of fusion was 11 J/g.
  • a resin composition with a solid content of about 20% by mass.
  • the solvent was removed from the resin composition and heated at 160 ° C. for 2 hours to obtain a solid adhesive (P-6) in the form of a film with a thickness of 100 ⁇ m and a solid content of 100% by mass.
  • the weight average molecular weight was about 30,000, and the epoxy equivalent was above the detection limit. No heat of fusion peak was detected in DSC.
  • thermosetting liquid epoxy adhesive E-250 (Konishi Co., Ltd., two-liquid type of bisphenol type epoxy resin and amine curing agent) were mixed, applied to a release film, cured at 100°C for 1 hour, cooled, and peeled off from the release film to obtain a film-like solid adhesive (Q-1) with a thickness of 100 ⁇ m. No heat of fusion peak was detected by DSC. The epoxy equivalent and weight average molecular weight could not be measured because the product was insoluble in a solvent.
  • Comparative Test Example 2 Solid adhesive Q-2
  • An amorphous polycarbonate film (Iupilon (registered trademark) FE2000, manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Corporation, thickness 100 ⁇ m) was used as the solid joint body Q-2. No heat of fusion peak was detected by DSC.
  • Comparative Test Example 3 Solid adhesive Q-3) Crystalline epoxy resin YSLV-80XY (manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd.) was used as a solid bonding agent (Q-3).
  • the epoxy equivalent was 192 g/eq.
  • the weight average molecular weight was 340.
  • the heat of fusion was 70 J/g.
  • thermosetting liquid epoxy adhesive E-250 (Konishi Co., Ltd., two-liquid type of bisphenol type epoxy resin and amine curing agent) were mixed, applied to the same first member and second member as in the above-mentioned Example 1, respectively, and bonded together within one minute, and then, while fixed with clips, left to stand in a 100°C oven for one hour to cure the adhesive components, and then cooled to room temperature to produce a bonded body shown in Table 1.
  • a bonded body for open time evaluation was also produced in the same manner as above, except that the thermosetting liquid epoxy adhesive E-250 was applied to the first member and the second member, respectively, and then left to stand for three days before bonding them together.
  • Comparative Test Example 5 In a flask, 203 g (1.0 equivalent) of jER (registered trademark) 1007 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, bisphenol A type epoxy resin, weight average molecular weight about 10,000), 12.5 g (1.0 equivalent) of bisphenol S, 2.4 g of triphenylphosphine, and 1,000 g of methyl ethyl ketone were charged and stirred at room temperature to obtain a liquid resin composition with a solid content of about 20% by mass. The liquid resin composition was bar-coated on the second member similar to that in the above-mentioned Example 1, dried at room temperature for 30 minutes, and then left to stand in an oven at 160 ° C.
  • jER registered trademark
  • thermoplastic epoxy resin polymer coating layer with a thickness of 100 ⁇ m on the surface of the second member.
  • the weight average molecular weight of the coating layer was about 40,000.
  • the epoxy equivalent was above the detection limit. No heat of fusion peak was detected in DSC.
  • a bonded body shown in Table 1 was prepared in the same manner as in Example Test 1, except that the first member was directly placed on the second member having the coating layer.
  • a bonded body for open time evaluation was also prepared in the same manner as above, except that a thermoplastic epoxy resin polymer coating layer was formed on the surface of the second member, which was then left to stand for 3 days, and then laminated with the first member.
  • the liquid resin composition was bar-coated on a second member similar to that in the above-mentioned Example 1 of the practical test, and the mixture was left to stand in an oven at 70°C for 30 minutes to form a phenoxy resin coating layer having a thickness of 100 ⁇ m on the surface of the second member.
  • the weight average molecular weight of the coating layer was about 50,000.
  • the epoxy equivalent was above the detection limit. No heat of fusion peak was detected by DSC.
  • Comparative Test Example 7 (Conjugate) The bonded bodies and bonded bodies for open time evaluation shown in Table 1 were prepared in the same manner as in Example Test 1, except that a crystalline polyamide-based hot melt adhesive film NT-120 (manufactured by Nihon Matai Co., Ltd., thickness 100 ⁇ m) was used as the solid bonding agent. The heat of fusion was 60 J/g.
  • the bonding process time was measured as follows. The time from the start point when the bonding agent first contacted one or both of the substrates that constitute the bonded body to the end point when the fabrication of the bonded body was completed was measured. The heating and pressing times were averaged from the respective values for the bonded bodies shown in Table 1.
  • a battery case in which the first connecting body (first member) and the second connecting body (second member) are firmly joined can be manufactured with a short joining process time and a long open time.
  • the present invention can be used in a method for manufacturing battery cases.

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  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

生産性をより向上することができる、より具体的には、接合プロセス時間が短く、かつオープンタイムが長い、連結部材の製造方法を提供する。第1連結体18と第2連結体20とを連結した連結部材を製造する製造方法であって、第1連結体18は一端部に第1部材3を有し、第2連結体20は一端部に第1部材に沿って延びる第2部材4を有し、第1部材3と、熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂から選択される少なくとも一種である非晶性熱可塑性樹脂を主成分とする固形接合剤と、第2部材4とが、この順に配置された状態の積層体を準備する接合前工程と、積層体を加熱及び加圧して固形接合剤を溶融させ、第1部材3と第2部材4とを接合する接合工程とを含み、非晶性熱可塑性樹脂のエポキシ当量が1,600以上であるか、又は非晶性熱可塑性樹脂がエポキシ基を含まず、非晶性熱可塑性樹脂の融解熱が15J/g以下である。

Description

連結部材及び連結部材の製造方法
 本開示は連結部材及び連結部材の製造方法に関する。
 用途に合わせた大きさや形状の部材を得るため、複数の部材を連結して連結部材を得ることが一般的に行われている。例えば特許文献1は、冷却プレートの熱交換面上で絶縁性を有するセパレーターを間に挟んで複数の電池を前後に配列し、これら電池列の前後及び左右に保持プレートを宛がい、保持プレート同士を締結して各電池を保持し、前記セパレーターが複数の電池を一体に並列に保持可能に各々独立した電池収納部を横並びに備えた組電池を開示している。
特開2012-94312号公報
 上記特許文献1の場合、保持プレート同士をボルトで締結する構成であるため、生産性を向上することが困難であるという問題があった。
 本開示において、接合プロセス時間とは、接合剤が、接合体を構成する一方又は両方の基材と最初に接触した時を始点、接合体の作製の完了時を終点として、始点から終点までの時間を意味する。例えば、接合プロセス時間は、液状接着剤の塗布工程及び乾燥工程又は固形接合剤の載置工程に要する時間、及び基材同士を接着する(例えば、接着層を硬化させる)のに要する時間を含む。接合プロセス時間が短いほど、接合体の生産性を高めることができる。
 本開示において、オープンタイムとは、一方の基材(例えば第1部材)の上に接合剤を塗布又は載せた後、他方の基材(例えば第2部材)を載せ終えるまでの制限時間を意味する。オープンタイム内であれば、接合剤の接着力が低下せず、十分な接着力でこれらの基材を貼り合わせることができる。オープンタイムが長いほど、接合体の製造工程の自由度を高めることができる。
 本発明は、生産性をより向上することができる、より具体的には、接合プロセス時間が短く、かつオープンタイムが長い、連結部材の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、高い接合強度で構成部材が接合された連結部材を提供することを目的とする。
 本開示は以下の態様を包含する。
[1]
 第1連結体と第2連結体とを連結した連結部材を製造する製造方法であって、
 前記第1連結体は一端部に第1部材を有し、前記第2連結体は一端部に前記第1部材に沿って延びる第2部材を有し、
 前記第1部材と、熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂から選択される少なくとも一種である非晶性熱可塑性樹脂を主成分とする固形接合剤と、前記第2部材とが、この順に配置された状態の積層体を準備する接合前工程と、
 前記積層体を加熱及び加圧して前記固形接合剤を溶融させ、前記第1部材と前記第2部材とを接合する接合工程と
を含み、
 前記非晶性熱可塑性樹脂のエポキシ当量が1,600以上であるか、又は前記非晶性熱可塑性樹脂がエポキシ基を含まず、前記非晶性熱可塑性樹脂の融解熱が15J/g以下である、連結部材の製造方法。
[2]
 前記加熱及び加圧を、100℃~400℃及び0.01MPa~20MPaの条件で行う、[1]に記載の連結部材の製造方法。
[3]
 溶融前の前記固形接合剤が、フィルム、棒、ペレット及び粉体からなる群から選択されるいずれかの形状を有する、[1]又は[2]記載の連結部材の製造方法。
[4]
 前記第1部材及び前記第2部材の材料が金属である、[1]~[3]のいずれかに記載の連結部材の製造方法。
[5]
 前記第1連結体は、第1方向に沿って延びており、
 前記第1部材は前記第1方向に交差する第2方向に延びている、[1]~[4]のいずれかに記載の連結部材の製造方法。
[6]
 [1]~[5]のいずれかに記載の連結部材の製造方法によって製造された連結部材。
[7]
 底壁部と、
 前記底壁部の面方向の端部に設けられた側壁部と、を備え、
 前記側壁部は、複数の前記連結部材を有する、[6]に記載の連結部材。
 本開示の製造方法によれば、生産性をより向上すること、より具体的には、連結部材を短い接合プロセス時間かつ長いオープンタイムで製造することができ、構成部材を高い接合強度で接合することができる。
図1は、一実施形態に係る電池ケースの斜視図である。 図2は、一実施形態に係る電池ケースの分解斜視図である。 図3は、一実施形態に係る電池ケースの部分拡大斜視図である。 図4は、第1部材と第2部材とが固形接合剤を含む接着層を介して接合された状態の概略断面図である。
 以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態について詳述する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、発明の本旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
 ある基準に「沿う」とは、ある基準に対して±45°未満の範囲の方向に沿うことを含むものとする。ある部材等のある方向の端部とは、その部材のその方向の端縁から、その部材等のその方向での全体の長さの1/5(好ましくは1/10)以下の長さの範囲をいう。
 本開示において、接合とは、物と物を繋ぎ合わせることを意味し、接着及び溶着はその下位概念である。接着とは、テープ、接着剤などの有機材料(硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等)を介して、2つの被着材(接着しようとするもの)を接合状態とすることを意味する。溶着とは、熱可塑性樹脂等の表面を熱によって溶融し、接触加圧及び冷却を行う過程で生じる、分子拡散による絡み合いと結晶化、又は溶融時に生じる基材との分子間相互作用を利用して接合することを意味する。
[連結部材]
 連結部材は、第1連結体と、第2連結体とを備える。第1連結体は、第1方向に沿って延び、第1方向の端部に第2方向に沿って延びる第1部材を一体に有する。第2連結体は、第2方向に沿って延び、第2方向の端部に第2方向に沿って延びる第2部材を一体に有する。第1方向は、第2方向に対し平行であってもよいし交差していてもよい。第1部材と第2部材とを固形接着剤によって接合することによって、第1連結体と第2連結体とが連結されている。上記連結部材は、複数の連結体を備える部材、例えば、電池ケースなどの工業製品、日用品や建築資材などに適用できる。
[電池ケース]
 以下、図面を参照しながら、連結部材を電池ケースに適用した場合について説明する。以下の説明において、直交座標系のX方向、Y方向、及びZ方向は、以下のように定義する。Z方向(第3方向)は電池ケースの高さ方向である。X方向(第1方向)及びY方向(第2方向)は、電池ケースの面方向である。
 図1に示す一実施形態の電池ケース10は、底壁部12と、連結部材としての側壁部14とを有する。底壁部12は、図2に示すように第1方向及び第2方向に平行な表面13を有する板状部材である。底壁部12は、裏面15側のY方向の両側部にX方向に延びる凹部16が設けられている。凹部16は、図示しないが、Z方向に貫通する貫通穴を設けてもよい。底壁部12の材料は、金属又は樹脂である。
 側壁部14は、底壁部12の第1方向及び第2方向のそれぞれの端部に一体的に設けられている。側壁部14は、複数(図1の場合、2個)の第1連結体18と、複数(図1の場合、2個)の第2連結体20とを備える。
 第1連結体18は、第1方向を長手方向とする長尺の板状部材であり、第1方向の端部にそれぞれ第1部材3を一体に有する。第1部材3は第1連結体18の第1方向の端部を第2方向に折り曲げ成形することによって形成されている。第1連結体18は、第1連結体18の第3方向の底壁部12側の端部に、底面側連結部材22を有する。底面側連結部材22は、第1連結体18の第3方向の端部を第2方向に折り曲げ成形することによって形成されている。底面側連結部材22は、図示しないが、底壁部12の貫通穴に対応した位置にネジ穴を設けてもよい。第1連結体18は、底壁部12の貫通穴に挿入したネジ(図示しない)をネジ穴にネジ込むことによって底壁部12に固定してもよい。第1連結体18(第1部材3)の材料は金属又は樹脂であり、底壁部12の材料と同じ材料でもよいし、異なる材料でもよい。
 第2連結体20は、第2方向を長手方向とする長尺の板状部材であり、第2方向の端部にそれぞれ第2部材4を一体に有する。図1に示す第2部材4は、第2連結体20の第2方向の端部であり、第2方向に沿って延びている。第2連結体20(第2部材4)の材料は金属又は樹脂であり、底壁部12と同じ材料でもよいし、異なる材料でもよい。
 第1連結体18と第2連結体20は、図3に示すように、第1部材3と第2部材4を接合することによって連結されている。第1部材3と第2部材4は、固形接合剤が溶融後固化した接着層(後述する)によって接合されている。
 前記金属は、アルミニウム、鉄、銅、マグネシウム及びそれらの合金からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、接着力及び基材の強度の観点と、前記固形接合剤との界面接着力の強度の観点から、アルミニウム合金及び鉄合金からなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
 前記樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び繊維強化プラスチック(FRP)からなる群から選択される1種であることが好ましく、接着力、コスト、及び成形の容易性の観点から、熱可塑性樹脂であることがより好ましい。
 第1部材3若しくは第2部材4又は両方に、それぞれ適した前処理をすることで高い接着力が得られることがある。前処理としては、基材の表面を洗浄する前処理又は表面に凹凸を付ける前処理が好ましい。前処理は、1種のみであってもよく、2種以上を施してもよい。これらの前処理の具体的な方法としては、公知の方法を用いることができる。
 具体的には、前記部材の材料がアルミニウム、鉄などの金属である場合、脱脂処理、UVオゾン処理、ブラスト処理、研磨処理、プラズマ処理、及びエッチング処理からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。前記部材の材料がFRP、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレートなどの樹脂である場合、脱脂処理、UVオゾン処理、ブラスト処理、研磨処理、プラズマ処理、及びコロナ放電処理からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。
 本実施形態に係る電池ケース10は、第1部材3と第2部材4を接合することにより第1連結体18と第2連結体20を連結するので、機械的手段によって連結する従来に比べ、生産性をより向上することができる。
 本実施形態の場合、第1連結体18と第2連結体20とを連結した連結部材が側壁部14である場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、第2連結体は、底壁部12であってもよい。すなわち、第1連結体18の第1部材3としての底面側連結部材22と、第2連結体20としての底壁部12とを、ネジによる連結に替えて、接着層によって接合してもよい。この場合、底面側連結部材22と底壁部12とを接合することにより第1連結体18と底壁部12とを連結するので、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
[電池ケースの製造方法]
 一実施形態の電池ケースの製造方法は、第1部材と、熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂から選択される少なくとも一種である非晶性熱可塑性樹脂を主成分とする固形接合剤と、前記第1部材と接合される第2部材とが、この順に配置された状態の積層体を形成する接合前工程と、前記積層体を加熱及び加圧して前記固形接合剤を溶融させ、前記第1部材と前記第2部材とを接合する接合工程を有する。前記接合前工程では、第1部材と固形接合剤及び第2部材と固形接合剤との接合は行わず、次の接合工程にて接合を行う。固形接合剤はタック性を有していてもよく、その場合は接合前工程で固形接合剤が基材に対して仮固定される。
〈接合前工程〉
 接合前工程では、第1部材と、熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂から選択される少なくとも一種である非晶性熱可塑性樹脂を主成分とする固形接合剤と、第2部材とが、この順に配置された状態の積層体を形成する。前記積層体において、第1部材と固形接合剤、及び固形接合剤と第2部材のいずれも互いに接合しておらず、それぞれ独立した部材が重ね合わせられた状態である。
 前記固形接合剤の「固形」とは、常温で固体、すなわち23℃の加圧のない状態下において流動性がないことを意味する。前記固形接合剤は、23℃の加圧のない状態下において30日以上変形せずに外形を保持することができ、更に変質しない特性を備えることが望ましい。
 前記「主成分」とは、固形接合剤中の樹脂成分のうちで最も含有量の高い成分であって固形接合剤中の樹脂成分中における含有量が50質量%以上の成分を意味する。固形接合剤は、樹脂成分を50質量%以上含むことが好ましく、70質量%以上含むことがより好ましく、80質量%以上含むことが更に好ましく、90質量%以上含むことが特に好ましい。
(固形接合剤)
 固形接合剤は、熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂から選択される少なくとも一種である非晶性熱可塑性樹脂を主成分とし、前記非晶性熱可塑性樹脂のエポキシ当量は1,600以上であるか、又は前記非晶性熱可塑性樹脂はエポキシ基を含まず、前記非晶性熱可塑性樹脂の融解熱は15J/g以下である。液体接着剤を用いる従来の接合では、接合部に気泡が混入する、あるいは金属部材表面に凹凸に存在すると接合される金属部材同士が接地するおそれがある。接合部への気泡の混入、又は金属部材同士の接地は、異種金属部材間での電食を引き起こすおそれがある。本開示では、熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂から選択される少なくとも一種である非晶性熱可塑性樹脂を主成分とする固形接合剤を用いることにより、気泡の混入を防止することができ、固形接合剤の厚みで金属部材表面の凹凸を吸収しながら金属部材同士を接合することができる。そのため、本開示によれば、金属部材同士の接触を防止し、異種金属部材間で生じうる電食を抑制することができる。
 本開示における非晶性樹脂とは、融点(Tm)を有するが、示差走査熱量計(DSC)を用いた測定において、明確な融解に伴う吸熱ピークを有しない又は前記吸熱ピークが非常に小さい樹脂である。融解熱はDSCの吸熱ピークの面積と、熱可塑性樹脂成分の質量から算出される。無機充填剤などが固形接合剤に含まれる場合は、融解熱は、無機充填剤を除く樹脂成分の質量から算出される。
 具体的には、本開示における非晶性熱可塑性樹脂とは、以下の手順により測定される特性を有する樹脂を意味する。試料を2~10mg秤量し、アルミ製パンに入れ、DSC(株式会社リガク製DSC8231)で23℃から10℃/minで200℃以上まで昇温し、DSCカーブを得る。次いでそのDSCカーブから求めた融解時の吸熱ピークの面積と、前記秤量値から融解熱を算出したときに、融解熱が15J/g以下であるものを非晶性熱可塑性樹脂とみなす。
 固形接合剤に非晶性熱可塑性樹脂の特性を十分に付与する点から、前記非晶性熱可塑性樹脂の含有量は、固形接合剤中の樹脂成分のうち、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、最も好ましくは90質量%以上である。
 融解熱は、15J/g以下であり、11J/g以下であることが好ましく、7J/g以下であることがより好ましく、4J/g以下であることが更に好ましく、融解時の吸熱ピークが検出限界以下であることが最も好ましい。
 エポキシ当量は、1,600以上であり、2,000以上であることが好ましく、5,000以上であることがより好ましく、9,000以上であることが更に好ましく、検出限界以上であってエポキシ基が実質的に検出されないことが最も好ましい。
 前記固形接合剤を用いることにより、加熱時に、従来のホットメルト接着剤で見られるような急激な粘度低下が起こらず、200℃を超える高温度領域においても低粘度(0.001~100Pa・s)状態には至らない。このため当該固形接合剤は溶融した状態でも積層体から流れ出すことはなく、接着層の厚みを安定して確保することができ、高い接着力を安定して得ることができる。これにより、金属部材同士の接触をより確実に防止して電食を防止し、かつ高い接着力を安定して得ることができる。
 本開示におけるエポキシ当量(エポキシ基1モルが含まれる前記樹脂の質量)は、接合前の固形接合剤に含まれる熱可塑性エポキシ樹脂又はフェノキシ樹脂成分のエポキシ当量の値であり、JIS K 7236:2001に規定された方法で測定された値(単位「g/eq.」)である。具体的には、樹脂のエポキシ当量は、電位差滴定装置を用い、溶媒としてシクロヘキサノンを使用し、臭素化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液を樹脂に加え、0.1mol/L過塩素酸-酢酸溶液を用いて測定される。溶媒希釈品(樹脂ワニス)については、不揮発分に基づいて固形分換算値としての数値として算出される。2種以上の樹脂の混合物のエポキシ当量は、それぞれの樹脂の含有量とエポキシ当量から算出することもできる。
 固形接合剤の主成分である非晶性熱可塑性樹脂の融点は50℃~400℃であることが好ましく、60℃~350℃であることがより好ましく、70℃~300℃であることが更に好ましい。融点が50℃~400℃の範囲であることにより、前記固形接合剤が加熱により効率よく変形及び溶融して接合面に有効に濡れ広がるため、高い接着力を得ることができる。本開示において、非晶性熱可塑性樹脂の融点とは、実質的に固体から軟化して熱可塑性を帯び、溶融と接着が可能となる温度を意味する。
 従来の熱硬化性の接着剤を含む接合体では、接合体を解体することが困難であり、接合体を構成する異種材を分別してリサイクルすることが難しい(すなわち、リサイクル性に劣る)。また、熱硬化性の接着剤を用いた場合、接合体の製造工程において接合箇所のズレ等があったとき、又は被着体に欠陥があり交換が必要なときに貼り直しが難しく(すなわち、リペア性に劣り)、利便性に欠ける。一方、前記固形接合剤は、熱で軟化及び溶融させることができ、容易に2つの被着体を分離することができるため、リサイクル性に優れる。また、前記固形接合剤は熱可塑性であるため、可逆的に軟化及び溶融と硬化(固化)を繰り返すことができ、リペア性にも優れる。
《熱可塑性エポキシ樹脂》
 熱可塑性エポキシ樹脂は、(a)2官能エポキシ樹脂モノマー又はオリゴマーと(b)フェノール性水酸基、カルボキシル基、メルカプト基、イソシアネート基及びシアネートエステル基からなる群より選ばれる同一の又は異なる2つの官能基を有する2官能性化合物との重合体であることが好ましい。かかる化合物を使用することにより、直鎖状のポリマーを形成する重合反応が優先的に進行して、所望の特性を有する熱可塑性エポキシ樹脂を形成することが可能となる。
 前記(a)2官能エポキシ樹脂モノマー又はオリゴマーとは、分子内にエポキシ基を2個有するエポキシ樹脂モノマー又はオリゴマーをいう。前記(a)2官能エポキシ樹脂モノマー又はオリゴマーとしては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、2官能のフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、2官能のナフタレン型エポキシ樹脂、2官能の脂環式エポキシ樹脂、2官能のグリシジルエステル型エポキシ樹脂(例えばジグリシジルフタレート、ジグリシジルテトラヒドロフタレート、ダイマー酸ジグリシジルエステルなど)、2官能のグリシジルアミン型エポキシ樹脂(例えばジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジンなど)、2官能の複素環式エポキシ樹脂、2官能のジアリールスルホン型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エポキシ樹脂(例えばヒドロキノンジグリシジルエーテル、2,5-ジ-tert-ブチルヒドロキノンジグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテルなど)、2官能のアルキレングリシジルエーテル系化合物(例えばブタンジオールジグリシジルエーテル、ブテンジオールジグリシジルエーテル、ブチンジオールジグリシジルエーテルなど)、2官能のグリシジル基含有ヒダントイン化合物(例えば1,3-ジグリシジル-5,5-ジアルキルヒダントイン、1-グリシジル-3-(グリシドキシアルキル)-5,5-ジアルキルヒダントインなど)、2官能のグリシジル基含有シロキサン(例えば1,3-ビス(3-グリシドキシプロピル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、α,β-ビス(3-グリシドキシプロピル)ポリジメチルシロキサンなど)及びそれらの変性物が挙げられる。これらの中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、及びビフェニル型エポキシ樹脂が、反応性及び作業性の点から好ましい。
 前記(b)のフェノール水酸基を有する2官能性化合物としては、例えばカテコール、レゾルシン、ヒドロキノンなどのベンゼン環を1個有する一核体芳香族ジヒドロキシ化合物、ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン(ビスフェノールF)、ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン(ビスフェノールAD)などのビスフェノール化合物、ジヒドロキシナフタレンなどの縮合環を有する化合物、ジアリルレゾルシン、ジアリルビスフェノールA、トリアリルジヒドロキシビフェニルなどのアリル基を導入した2官能フェノール化合物、及びジブチルビスフェノールAが挙げられる。
 前記(b)のカルボキシル基を有する2官能性化合物としては、例えば、アジピン酸、コハク酸、マロン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸が挙げられる。
 前記(b)のメルカプト基を有する2官能性化合物としては、例えば、エチレングリコールビスチオグリコレート、及びエチレングリコールビスチオプロピオネートが挙げられる。
 前記(b)のイソシアネート基を有する2官能性化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、へキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、及びトリレンジイソシアネート(TDI)が挙げられる。
 前記(b)のシアネートエステル基を有する2官能性化合物としては、例えば、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)エタン、及びビス(4-シアナトフェニル)メタンが挙げられる。
 前記(b)の中でもフェノール水酸基を有する2官能性化合物が好適な特性を有する熱可塑性の重合物を形成できることから好ましく、フェノール性水酸基を2つ有し、ビスフェノール構造又はビフェニル構造を有する2官能性化合物が耐熱性及び接着性の観点から好ましく、ビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールSが耐熱性及びコストの観点から好ましい。
 前記(a)がビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、又はビフェニル型エポキシ樹脂であり、前記(b)がビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールSである場合、前記(a)と(b)の重合により得られるポリマーは、パラフェニレン構造及びエーテル結合を主骨格として有し、それらがアルキレン基で連結された主鎖と、重付加により生成した水酸基が側鎖に配置された構造を有する。パラフェニレン構造及びエーテル結合を有する主骨格に起因する直鎖状の構造により、重合後のポリマーの機械的強度を高めることができるとともに、側鎖に配置された水酸基により、基材への密着性を向上させることができる。その結果、作業性を維持しながら、熱硬化性樹脂と同水準の高い接着強度を実現することができる。更に、熱で軟化及び溶融させることによってリサイクル及びリペアが可能となり、熱硬化性樹脂における問題点であるリサイクル性及びリペア性を改善することができる。
《フェノキシ樹脂》
 フェノキシ樹脂は、ビスフェノール化合物と、エピクロルヒドリンとから合成されるポリヒドロキシポリエーテルであり、熱可塑性を有する。フェノキシ樹脂の製造方法としては、二価フェノール化合物とエピクロルヒドリンの直接反応による方法、及び二価フェノール化合物のジグリシジルエーテルと二価フェノール化合物の付加重合反応による方法が知られているが、フェノキシ樹脂はいずれの製法により得られるものであってもよい。二価フェノール化合物とエピクロルヒドリンの直接反応の場合、二価フェノール化合物としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビフェノール、ビフェニレンジオール、フルオレンジフェニル等のフェノール化合物が挙げられる。これらの中でも、コスト、接着性、粘度及び耐熱性の観点から、ビスフェノールA、ビスフェノールF、及びビスフェノールSが好ましい。二価フェノール化合物に加えて、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール等の脂肪族グリコールが上記直接反応に含まれてもよい。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。フェノキシ樹脂は、エポキシ樹脂に類似の化学構造をもち、パラフェニレン構造及びエーテル結合を主骨格とし、それらが連結された主鎖と、水酸基が側鎖に配置された構造を有する。
《熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂》
 前記熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂の重量平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)測定によるポリスチレン換算の値で10,000~500,000であることが好ましく、18,000~300,000であることがより好ましく、20,000~200,000であることが更に好ましい。重量平均分子量はGPCによって検出される溶出ピーク位置から算出される標準ポリスチレン換算値である。重量平均分子量が上記範囲であると熱可塑性と耐熱性のバランスが良いため、効率よく溶融によって接合体を形成することができ、接合体の耐熱性を高めることもできる。重量平均分子量が10,000以上であると耐熱性に優れ、500,000以下であると溶融時の粘度が低く、接着性が高くなる。
《固形接合剤の製造方法》
 固形接合剤の製造方法は特に限定されないが、例えば、2官能エポキシ化合物のモノマー又はオリゴマーを加熱して重合させることで得ることができる。重合の際に粘度を低減させて撹拌しやすくするために溶媒を加えてもよい。溶媒を加える場合はその除去が必要であり、乾燥若しくは重合又はその両方を離型フィルムなどの上にて行うことで固形接合剤を得てもよい。
 必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、固形接合剤にその他の添加剤を配合することができる。非晶性熱可塑性樹脂の全量に対する添加剤の配合量は、50体積%以下であることが好ましく、30体積%以下であることがより好ましく、20体積%以下であることが更に好ましく、10体積%以下であることが最も好ましい。本開示において添加剤の体積%とは、非晶性熱可塑性樹脂の全量の体積を基準とした、2官能エポキシ化合物のモノマー又はオリゴマーの重合前に含有されていた添加剤の体積比を表しており、添加剤の体積は、含有されていた添加剤の質量を添加剤の真比重で除して求めることができる。
 上記添加剤としては、例えば、粘度調整剤、無機フィラー、有機フィラー(樹脂粉体)、消泡剤、シランカップリング剤等のカップリング剤、及び顔料が挙げられる。これらの添加剤は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。粘度調整剤としては、例えば、反応性希釈剤が挙げられる。無機フィラーとしては、例えば、球状溶融シリカ、鉄などの金属の金属粉、珪砂、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、酸性白土、珪藻土、カオリン、石英、酸化チタン、シリカ、フェノール樹脂マイクロバルーン、及びガラスバルーンが挙げられる。
 このようにして得られた固形接合剤は、未反応のモノマー又は末端エポキシ基含有量が少ないか、未反応のモノマー又は末端エポキシ基を実質的に含まないため、貯蔵安定性に優れ、常温での長期保存も可能である。
 溶融前の固形接合剤の形態は特に限定されないが、フィルム、棒、ペレット及び粉体からなる群から選択されるいずれかの形状を有することが好ましい。固形接合剤の外形の少なくとも1辺が5mm以下であることが好ましく、3mm以下であることがより好ましく、1mm以下であることが更に好ましく、0.5mm以下であることが特に好ましく、0.3mm以下であることが最も好ましい。外形の少なくとも1辺が5mm以下である固形接合剤を、第1部材と第2部材の間に挟み、加熱及び加圧することで、固形接合剤が効率よく接着面に広がるため、高い接着力を得ることができる。
 溶融前の固形接合剤はフィルム形状を有することがより好ましい。フィルム形状の固形接合剤は、接合される金属部材同士を接合面全体にわたって所定の間隔で確実に保持しながらこれらの金属部材を接合することができる。そのため、フィルム形状の固形接合剤は電食防止に特に有利である。フィルム形状の固形接合剤の厚さは10μm~5mmであることが好ましく、20μm~3mmであることがより好ましく、30μm~0.5mmであることが更に好ましい。フィルム形状の固形接合剤の厚さを10μm以上とすることで、第1部材と第2部材との間の電食をより確実に防止し、かつ接着力を確保することができる。フィルム形状の固形接合剤の厚さを5mm以下とすることで、接合面のせん断方向の接着力を高めることができる。
 固形接合剤は、接着力及び耐熱性を阻害しない範囲で、タック性を有してもよい。その場合、積層体準備工程において、基材に対して前記固形接合剤を仮固定することができる。
〈接合工程〉
 接合工程では、前記積層体を加熱及び加圧して前記固形接合剤を溶融させ、その後、温度を下げることにより前記固形接合剤を固化させ、第1部材と第2部材を接合する。
 前記加熱及び加圧における温度は、100℃~400℃が好ましく、120℃~350℃がより好ましく、150℃~300℃が更に好ましい。100℃~400℃で加熱することにより、前記固形接合剤が効率よく変形及び溶融し接合面に有効に濡れ広がるため、高い接着力を得ることができる。
 前記加熱及び加圧における圧力は、0.01MPa~20MPaが好ましく、0.1MPa~10MPaがより好ましく、0.2MPa~5MPaが更に好ましい。ここでの圧力は、第1部材及び第2部材の接合面における平均圧力を意味する。0.01MPa~20MPaで加圧することにより、前記固形接合剤が効率よく変形し接合面に有効に濡れ広がるため、高い接着力を得ることができる。第1部材又は第2部材の少なくとも一方が熱可塑性樹脂を接合面に含む場合、0.01MPa~20MPaで加圧することにより、固形接合剤と当該部材の熱可塑性樹脂とを相溶化させて、高い接着力を得ることができる。
 固形接合剤の主成分である熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂は、樹脂内の凝集力が低く、かつ水酸基を有しているため、基材との相互作用が強く、従来の結晶性のホットメルト接着剤よりも高い接着力で異種材を接合することができる。
 第1部材と第2部材の接合は、固形接合剤の相変化(固体-液体-固体)を利用したものであり、化学反応を伴わないため、従来の熱硬化型のエポキシ樹脂よりも短時間で接合を完了することができる。
 接合後の固形接合剤の厚さは10μm~5mmであることが好ましく、20μm~3mmであることがより好ましく、30μm~0.5mmであることが更に好ましい。接合後の固形接合剤の厚さを10μm以上とすることで、第1部材と第2部材との間の電食をより確実に防止し、かつ接着力を確保することができる。接合後の固形接合剤の厚さを5mm以下とすることで、接合面のせん断方向の接着力を高めて、電池ケースの形状保持性をより高めることができる。
[電池ケース(接合体1)]
 図4は、第1部材3と第2部材4とが前記固形接合剤を介して接合された状態の概略断面図である。図4に示す接合体1においては、前記固形接合剤が溶融後固化した接着層2を介して、第1部材3と第2部材4とが接合一体化されており、第1部材3と第2部材4との接合体1は優れた接合強度を示す。接合強度は、接着層と基材との間に働く界面相互作用の強さの他に、接着層の厚さ、接着剤を構成するポリマーの分子量及び化学構造、力学的特性、粘弾性的特性など数多くの因子に影響される。そのため、本開示の接合体が優れた接合強度を示す機構の詳細は明らかではないが、接着層を構成する非晶性熱可塑性樹脂の凝集力が低いことと、樹脂中に水酸基が存在し、接着層と第1部材の界面及び接着層と第2部材の界面で水素結合、ファンデルワールス力などの化学結合又は分子間力が形成されることが主な要因であると推測される。しかし、接合体において、接合体の界面の状態又は特性は、厚さナノメートルレベル以下のごく薄い化学構造に起因するため分析が困難であり、本開示の接合体の界面の状態又は特性を特定することにより、本開示の固形接合剤を含まない接合体と区別可能に表現することは、現時点の技術において不可能又は非実際的である。
 接着層が非晶性熱可塑性樹脂を含む本開示の電池ケースは、リサイクル性及びリペア性に優れており、接合体を加熱することにより容易に第1部材と第2部材に、すなわち第1連結体と第2連結体に解体することができる。
 本発明に関連した実施試験例及び比較試験例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の例において、第1部材と第2部材をまとめて接合基材という。
〈接合基材〉
 以下の接合基材を使用した。
(1)第1部材
《鉄》
 SPCC-SDの表面をブラスト処理し、幅25mm、長さ100mm、厚さ1.6mmの試験片を得た。
《アルミニウム》
 アルミニウム合金A6061-T6(ヤング率68.3GPa)の表面をブラスト処理し、幅25mm、長さ100mm、厚さ1.5mmの試験片を得た。

(2)第2部材
《鉄》
 SPCC-SDの表面をブラスト処理し、幅10mm、長さ45mm、厚さ2.3mmの試験片を得た。
《アルミニウム》
 アルミニウム合金A6061-T6(ヤング率68.3GPa)の表面をブラスト処理し、幅25mm、長さ100mm、厚さ1.5mmの試験片を得た。
〈熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂の重量平均分子量、融解熱及びエポキシ当量〉
 熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂の重量平均分子量、融解熱及びエポキシ当量を、それぞれ以下の手順で測定した。
(重量平均分子量)
 熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂をテトラヒドロフランに溶解し、Prominence 501(昭和サイエンス株式会社製、Detector:Shodex(登録商標) RI-501(昭和電工株式会社製))を用い、以下の条件で測定した。
 カラム:昭和電工株式会社製 LF-804×2本
 カラム温度:40℃
 試料:樹脂の0.4質量%テトラヒドロフラン溶液
 流量:1mL/分
 溶離液:テトラヒドロフラン
 較正法:標準ポリスチレンによる換算
(融解熱)
 熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂を2~10mg秤量し、アルミ製パンに入れ、DSC(株式会社リガク製DSC8231)を用いて23℃から10℃/minで200℃まで昇温し、DSCカーブを得た。得られたDSCカーブの融解時の吸熱ピークの面積と前記秤量値から融解熱を算出した。
(エポキシ当量)
 JIS K 7236:2001に準拠して得られた測定値を、樹脂固形分としての値に換算した。反応を伴わない単純混合物の場合はそれぞれのエポキシ当量と含有量から算出した。
〈実施試験例1〉
(固形接合剤P-1)
 撹拌機、還流冷却器、ガス導入管、及び温度計を備えた反応装置に、jER(登録商標)1007(三菱ケミカル株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、重量平均分子量約10,000) 203g(1.0等量)、ビスフェノールS 12.5g(1.0等量)、トリフェニルホスフィン2.4g、及びメチルエチルケトン1,000gを仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら100℃まで昇温した。目視で溶解したことを確認し、40℃まで冷却して固形分約20質量%の樹脂組成物を得た。樹脂組成物から溶剤を除去して160℃で2時間加熱し、固形分100質量%の厚さ100μmのフィルム状の固形接合剤(P-1)を得た。重量平均分子量は約37,000であった。エポキシ当量は検出限界以上であった。DSCにおいて融解熱ピークは検出されなかった。
(接合体)
 接合体として下記1種類を作製した。オープンタイム評価用に、前記鉄基材(第1部材)の上に固形接合剤を配置した後に3日間静置し、その後に前記鉄基材(第2部材)を載せた以外は下記「鉄/鉄」と同様の手順で、オープンタイム評価用接合体も作製した。
《鉄/鉄》
 前記鉄基材(第1部材)の上に、27×15mmの大きさに裁断した前記固形接合剤P-1を配置し、その後速やかに、その上に前記鉄基材(第2部材)を配置した。これらの基材同士の重なりは幅25mm、奥行き12.5mmとした。前記固形接合剤P-1は前記基材同士の重なり領域をすべて覆うように配置した。つまり、前記第1部材と第2部材同士は、直接触れず、その間に前記固形接合剤が介在した状態として、未接合の積層体を準備した。
 200℃に加熱したホットプレスに前記積層体を挟み、110Nの圧力を1分間かけて接合体を得た。
《アルミ/アルミ》
 第1部材および第2部材に前記アルミニウム基材を用いたこと以外は前記《鉄/鉄》の場合と同様に接合体を得た。
〈実施試験例2〉
(固形接合剤P-2)
 撹拌機、還流冷却器、ガス導入管、及び温度計を備えた反応装置に、フェノトート(登録商標)YP-50S(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、フェノキシ樹脂、重量平均分子量約50,000)20g、シクロヘキサノン80gを仕込み、撹拌しながら60℃まで昇温し、目視で溶解したことを確認し、40℃まで冷却して固形分20質量%の樹脂組成物を得た。樹脂組成物から溶剤を除去して固形分100質量%の厚さ100μmのフィルム状の固形接合剤(P-2)を得た。重量平均分子量は50,000、エポキシ当量は検出限界以上であった。DSCにおいて融解熱ピークは検出されなかった。
(接合体)
 固形接合剤としてP-2を用いたこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体及びオープンタイム評価用接合体を作製した。
〈実施試験例3〉
(固形接合剤P-3)
 前記樹脂組成物P-2と結晶性エポキシ樹脂YSLV-80XY(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製)を98対2の質量比で混合し、固形接合剤(P-3)を得た。重量平均分子量は36,000、エポキシ当量は9600g/eq、融解熱は2J/gであった。
(接合体)
 固形接合剤としてP-3を用いたこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体及びオープンタイム評価用接合体を作製した。
〈実施試験例4〉
(固形接合剤P-4)
 前記樹脂組成物P-2と結晶性エポキシ樹脂YSLV-80XY(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製)を94対6の質量比で混合し、固形接合剤(P-4)を得た。重量平均分子量は35,000、エポキシ当量は2100g/eq、融解熱は4J/gであった。
(接合体)
 固形接合剤としてP-4を用いたこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体及びオープンタイム評価用接合体を作製した。
〈実施試験例5〉
(固形接合剤P-5)
 前記樹脂組成物P-2と結晶性エポキシ樹脂YSLV-80XY(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製)を89対11の質量比で混合し、固形接合剤(P-5)を得た。重量平均分子量は33,000、エポキシ当量は1745g/eq、融解熱は11J/gであった。
(接合体)
 固形接合剤としてP-5を用いたこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体及びオープンタイム評価用接合体を作製した。
〈実施試験例6〉
(固形接合剤P-6)
 撹拌機、還流冷却器、ガス導入管、及び温度計を備えた反応装置に、jER(登録商標)1007(三菱ケミカル株式会社株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、分子量約4060) 203g(1.0等量)、ビスフェノールS(分子量250) 12.5g(0.6等量)、トリフェニルホスフィン2.4g、及びメチルエチルケトン1,000gを仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら100℃まで昇温した。目視で溶解したことを確認し、40℃まで冷却して固形分約20質量%の樹脂組成物を得た。樹脂組成物から溶剤を除去して160℃で2時間加熱し、固形分100質量%の厚さ100μmのフィルム状の固形接合剤(P-6)を得た。重量平均分子量は約30,000、エポキシ当量は検出限界以上であった。DSCにおいて融解熱ピークは検出されなかった。
(接合体)
 固形接合剤としてP-6を用いたこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体及びオープンタイム評価用接合体を作製した。
〈比較試験例1〉
(固形接合剤Q-1)
 熱硬化性液状エポキシ接着剤E-250(コニシ株式会社製、ビスフェノール型エポキシ樹脂とアミン硬化剤の2液タイプ)の2液を混合し、離型フィルムに塗布し、100℃で1時間硬化させたあと、冷却し、離型フィルムから剥がして厚さ100μmのフィルム状の固形接合剤(Q-1)を得た。DSCにおいて融解熱ピークは検出されなかった。エポキシ当量及び重量平均分子量は溶媒に不溶のため測定できなかった。
(接合体)
 固形接合剤としてQ-1を用いたこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体及びオープンタイム評価用接合体を作製した。
〈比較試験例2〉
(固形接合剤Q-2)
 非晶性のポリカーボネートフィルム(ユーピロン(登録商標)FE2000、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、厚さ100μm)を固形接合体Q-2として用いた。DSCにおいて融解熱ピークは検出されなかった。
(接合体)
 固形接合剤としてQ-2を用いたこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体及びオープンタイム評価用接合体を作製した。
〈比較試験例3〉
(固形接合剤Q-3)
 結晶性エポキシ樹脂YSLV-80XY(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製)を固形接合剤(Q-3)として用いた。エポキシ当量は192g/eqであった。重量平均分子量は340であった。融解熱は70J/gであった。
(接合体)
 固形接合剤としてQ-3を用いたこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体及びオープンタイム評価用接合体を作製した。
〈比較試験例4〉
(接合体)
 熱硬化性液状エポキシ接着剤E-250(コニシ株式会社製、ビスフェノール型エポキシ樹脂とアミン硬化剤の2液タイプ)の2液を混合し、前記実施試験例1と同様の第1部材と第2部材にそれぞれ塗布し、1分以内に貼り合わせをし、その後、クリップにて固定した状態で100℃のオーブン内に1時間静置することで接着成分を硬化させ、その後、室温まで冷却することで表1に示す接合体を作製した。前記熱硬化性液状エポキシ接着剤E-250を第1部材と第2部材にそれぞれ塗布した後、3日間静置した後に貼り合わせをしたこと以外は上記と同様にして、オープンタイム評価用接合体も作製した。
〈比較試験例5〉
 フラスコに、jER(登録商標)1007(三菱ケミカル株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、重量平均分子量約10,000) 203g(1.0等量)、ビスフェノールS 12.5g(1.0等量)、トリフェニルホスフィン2.4g、及びメチルエチルケトン1,000gを仕込み、常温で撹拌することで固形分約20質量%の液状樹脂組成物を得た。前記実施試験例1と同様の第2部材の上に、前記液状樹脂組成物をバーコート塗布し、室温で30分乾燥させた後に、160℃のオーブンに2時間静置することで、厚さ100μmの固形の熱可塑性エポキシ樹脂重合物コーティング層を第2部材の表面上に形成した。コーティング層の重量平均分子量は約40,000であった。エポキシ当量は検出限界以上であった。DSCにおいて融解熱ピークは検出されなかった。
(接合体)
 前記コーティング層を持つ第2部材の上に第1部材を直接配置したこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体を作製した。オープンタイム評価用に、熱可塑性エポキシ樹脂重合物コーティング層を第2部材の表面上に形成した後、3日間静置し、その後に第1部材と積層した以外は上記と同様にして、オープンタイム評価用接合体も作製した。
〈比較試験例6〉
 撹拌機、還流冷却器、ガス導入管、及び温度計を備えた反応装置に、フェノトート(登録商標)YP-50S(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、フェノキシ樹脂、重量平均分子量約50,000)20g、シクロヘキサノン80gを仕込み、撹拌しながら60℃まで昇温し、目視で溶解したことを確認し、40℃まで冷却して固形分20質量%の液状樹脂組成物を得た。前記実施試験例1と同様の第2部材の上に、前記液状樹脂組成物をバーコート塗布し、70℃のオーブンに30分静置することで、厚さ100μmのフェノキシ樹脂コーティング層を第2部材の表面上に形成した。前記コーティング層の重量平均分子量は約50,000であった。エポキシ当量は検出限界以上であった。DSCにおいて融解熱ピークは検出されなかった。
(接合体)
 前記フェノキシ樹脂コーティング層を持つ第2部材の上に第1部材を直接配置したこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体を作製した。オープンタイム評価用に、フェノキシ樹脂コーティング層を第2部材の表面上に形成した後、3日間静置し、その後に第1部材と積層した以外は上記と同様にして、オープンタイム評価用接合体も作製した。
〈比較試験例7〉
(接合体)
 固形接合剤として結晶性のポリアミド系ホットメルト接着剤フィルムNT-120(日本マタイ株式会社製、厚さ100μm)を用いたこと以外は実施試験例1と同様にして、表1に示す接合体及びオープンタイム評価用接合体を作製した。融解熱は60J/gであった。
[せん断接着力]
 実施試験例1~6、比較試験例1~7で得られた接合体を測定温度(23℃又は80℃)で30分以上静置後、ISO19095に準拠して、引張試験機(万能試験機オートグラフ「AG-X plus」(株式会社島津製作所製);ロードセル10kN、引張速度10mm/min)にて、23℃及び80℃雰囲気での引張りせん断接着強度試験を行い、接合強度を測定した。測定結果を表1に示す。
[接合プロセス時間]
 接合プロセス時間は下記のように測定した。接合剤が、接合体を構成する一方又は両方の基材と最初に接触した時を始点、接合体の作製の完了時を終点として、始点から終点までの時間を測定した。加熱及び加圧時間については、表1に示す接合体でのそれぞれ数値を平均した。
[リサイクル性]
 表1に示す接合体を200℃のホットプレートに置いて1分加熱した後、1N以下の力で容易に剥離できるかで判断した。剥離できれば良好(OK)で、剥離できなければ不適(NG)とした。
[リペア性]
 前記引張りせん断強度試験の23℃での試験後の接合面が破断した2つの鉄の試験片(第1部材若しくは第2部材又はその両方の表面に接合固体の層が残存している)のうち第2部材の上に第1部材を配置し、前記実施試験例1と同様に接合体を作成することでリペア接合体を得た。前記リペア接合体の23℃のせん断接着力を前記試験方法と同様に測定し、1回目のせん断接着力の80%以上であれば良好(OK)で、80%未満ならば不適(NG)とした。
[オープンタイム評価]
 オープンタイム評価用接合体を用いて、前記引張りせん断接着強度試験を23℃で実施した。前記実施試験例及び比較試験例の方法で作成した試験片と比べてせん断接着力が80%以上であれば良好(OK)で、80%未満であれば不適(NG)とした。オープンタイム評価が良好(OK)とは、オープンタイムが長く、利便性に優れることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 本発明によれば、第1連結体(第1部材)及び第2連結体(第2部材)が強固に接合された、電池ケースを、短い接合プロセス時間、かつ長いオープンタイムで製造することができる。
 本発明は、電池ケースの製造方法に利用可能である。
1 接合体
2 接着層
3 第1部材
4 第2部材
10 電池ケース
12 底壁部
13 表面
14 側壁部(連結部材)
15 裏面
16 凹部
18 第1連結体
20 第2連結体
22 底面側連結部材

Claims (7)

  1.  第1連結体と第2連結体とを連結した連結部材を製造する製造方法であって、
     前記第1連結体は一端部に第1部材を有し、前記第2連結体は一端部に前記第1部材に沿って延びる第2部材を有し、
     前記第1部材と、熱可塑性エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂から選択される少なくとも一種である非晶性熱可塑性樹脂を主成分とする固形接合剤と、前記第2部材とが、この順に配置された状態の積層体を準備する接合前工程と、
     前記積層体を加熱及び加圧して前記固形接合剤を溶融させ、前記第1部材と前記第2部材とを接合する接合工程と
    を含み、
     前記非晶性熱可塑性樹脂のエポキシ当量が1,600以上であるか、又は前記非晶性熱可塑性樹脂がエポキシ基を含まず、前記非晶性熱可塑性樹脂の融解熱が15J/g以下である、連結部材の製造方法。
  2.  前記加熱及び加圧を、100℃~400℃及び0.01MPa~20MPaの条件で行う、請求項1に記載の連結部材の製造方法。
  3.  溶融前の前記固形接合剤が、フィルム、棒、ペレット及び粉体からなる群から選択されるいずれかの形状を有する、請求項1又は2に記載の連結部材の製造方法。
  4.  前記第1部材及び前記第2部材の材料が金属である、請求項1又は2に記載の連結部材の製造方法。
  5.  前記第1連結体は、第1方向に沿って延びており、
     前記第1部材は前記第1方向に交差する第2方向に延びている、請求項1又は2に記載の連結部材の製造方法。
  6.  請求項1又は2に記載の連結部材の製造方法によって製造された連結部材。
  7.  底壁部と、
     前記底壁部の面方向の端部に設けられた側壁部と、を備え、
     前記側壁部は、複数の前記連結部材を有する、請求項6に記載の連結部材。
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