JP2005321018A - リベット及びリベットを用いた接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リベットによる接合部に良好な耐食性を付与することができるリベットと共に、このようなリベットによる接合方法を提供する。
【解決手段】所定の加熱処理によって溶融すると共に、室温において硬化する樹脂から成る皮膜３が頭部２ａに形成されたリベット１を用いて、重ね合わせた被接合材を接合した後、例えば１４０〜２００℃の温度範囲で、５〜２０分程度の加熱処理を施すことによって、上記樹脂皮膜３を溶融させて、リベット１と被接合材の間に流入させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リベットを用いた接合技術に係わり、接合部における耐食性を損なうことなく接合が可能なリベットと、このようなリベットを用いた接合方法、特に自動車などの車体に好適に用いることができる接合方法に関するものである。

従来、機械的接合方法のひとつとして、リベットによる接合が実用されており、鋼板やアルミニウム板材などに広く適用されている（例えば、特許文献１参照）。
特表平８−５０５０８７号公報

このようなリベット接合において、例えばリベットの材質が炭素鋼である場合、鋼以外の金属の板材を接合しようとすると、電触の惧れがある。そのため、電着塗装などを施すことによって防錆する必要があるが、リベットと被接合材の界面には隙間があって塗膜が薄くなることから、十分な耐食性が得られないという問題を有している。また、リベット頭部のエッジ部から錆が発生するという現象も問題となっている。

本発明は、従来のリベット接合、特にリベットの材質と被接合材の材質とが互いに異なる場合のように防錆上の観点、あるいは装飾、外観上の観点から、後工程で塗装を施すことが必要となるようなリベット接合における上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的とするところは、リベットによる接合部に隙間を発生させることなく、良好な耐食性を付与することができるリベットと共に、このようなリベットによる接合方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく、塗装方法や塗膜組成などについて鋭意検討した結果、リベットの頭部に予め樹脂皮膜を形成しておき、接合後に加熱処理を施して、樹脂皮膜を溶融させることによって、上記の目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。

本発明は上記知見に基づくものであって、本発明のリベットは、その頭部に、所定の加熱処理によって溶融し、しかも室温において硬化する特性を備えた樹脂から成る皮膜が形成されていることを特徴としている。

また、本発明の接合方法においては、重ね合わせた被接合材を本発明のリベット、すなわち頭部に上記樹脂皮膜を備えたリベットを用いて接合した後、加熱処理によって上記リベットの頭部に形成した樹脂皮膜を溶融させ、リベットと被接合材の間に形成された隙間に流入させるようにしており、リベット及びリベットによる接合方法におけるこのような構成を前述した従来技術における上記課題を解決するための手段としたことを特徴としている。

本発明によれば、所定の処理温度に加熱されて溶融すると共に、室温においては硬化する特性を備えた樹脂皮膜を頭部に形成されて成るリベットによって、被接合材を重ね合わせて接合し、こののち加熱処理を施すことによって、リベット頭部に形成されている樹脂皮膜を溶融させて、リベットと被接合材の隙間に流れ込ませるようにしていることから、リベットと被接合材との間に樹脂層を形成することができる。
加熱処理が終了して、その温度が室温まで低下すると、樹脂が硬化し、リベットと被接合材の間の隙間がなくなり、電着塗装などによる塗膜厚さを均一なものとして、耐食性を向上させることができる。さらに、上記樹脂は接合部の補強にも寄与することから、良好な接合信頼性を確保することが可能となる。

以下、本発明のリベットと共に、当該リベットを用いた接合方法について、さらに詳細に説明する。なお、本明細書において、「％」は特記しない限り質量百分率を意味するものとする。

図１は、本発明のリベットの形状の一例を示すものであって、図に示すリベット１は、金属性のリベット本体２の頭部２ａに樹脂皮膜３を形成したものであって、例えば図２に示すように、溶融樹脂浴Ｂ中にリベット本体２の頭部２ａを浸漬することによって樹脂皮膜３を形成することができる。

リベット本体２を構成する金属材料については、特に限定はなく、炭素鋼や合金鋼、ステンレス鋼などの鉄系材料の他に、銅系合金やアルミニウム系合金材料など広い範囲の材料を用いることができる。
なお、図１では、本発明のリベット１としてセルフピアスリベットを示しているが、本発明はセルフピアスリベットのみに限定されることはなく、ソリッドリベット、チューブラリベット、スプリットリベットなど一般のリベットにも適用することができる。

また、樹脂皮膜の形成方法についても、図２に示した浸漬による方法のみならず、適当なスプレー装置やコータによって樹脂を塗布することによって形成してもよい。
このときの皮膜厚さとしては、硬化した状態で０．５〜２．０ｍｍの範囲となるように塗布することが望ましい。すなわち、樹脂皮膜の厚さが０．５ｍｍに満たないと、樹脂膜を均一に形成することが難しいばかりでなく、加熱処理によってリベットと被接合材の間に流入する樹脂量が不足して、隙間を十分に埋めることができなくなる可能性がある一方、樹脂皮膜の厚さが２．０ｍｍを超えた場合には、リベットの打ち込み性が損なわれる傾向があることによる。

上記樹脂皮膜を形成する樹脂材料としては、例えばＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）樹脂、ゴム系樹脂及びカーボンを含む樹脂材料を用いることが望ましい。

上記ＥＶＡ樹脂は、優れた接着性、加熱流動性、柔軟性、低温特性、相溶性を有し、樹脂皮膜の主体となる成分である。
ＥＶＡ樹脂は、エチレンモノマーと酢酸ビニルモノマーの重合により得られ、例えば溶液重合、ラジカル重合などの重合方法が挙げられるが、好ましくは、分子量制御を容易に行うことのできる溶液重合であり、従来公知の技術を用いることができる。ＥＶＡ樹脂中のエチレンセグメントと酢酸ビニルセグメントの割合は、重合時の仕込比（配合比）で、エチレンモノマー１００重量部に対して酢酸ビニルモノマーが１０〜３０重量部であることが好ましい。エチレンモノマー１００重量部に対して、酢酸ビニルモノマーの仕込比が１０重量部以上であれば、優れた接着性、柔軟性を有するＥＶＡ樹脂を得ることができ、酢酸ビニルモノマーの仕込比が３０重量部以下であれば、優れた耐クリープ性、相溶性を有するＥＶＡ樹脂を得ることができる。

また、上記ＥＶＡ樹脂の数平均分子量は、好ましくは５０００〜５００００であり、数平均分子量が５０００以上であれば、ＥＶＡ樹脂は優れた接着性を示し、数平均分子量が５００００以下であれば、ＥＶＡ樹脂は優れた加熱流動性、柔軟性を示す。なお、ＥＶＡ樹脂の数平均分子量は、ゲルパーミュレーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により容易に測定することができる。

上記ゴム系樹脂は、弾性及び粘着性を付与するために添加され、例えばスチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、ブタジエンゴムなどが挙げられるが、好ましくはスチレン−ブタジエンゴムである。該ゴム系樹脂の添加量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して１０〜１００重量部の範囲が好ましい。ＥＶＡ樹脂の１００重量部に対して、ゴム系樹脂の添加量が１０重量部以上であれば、優れた接着性を有する樹脂被膜を得ることができ、ゴム系樹脂の添加量が１００重量部以下であれば、優れた貯蔵安定性を有する樹脂被膜を得ることができる。

上記カーボンは、後工程における電着塗装に際して、塗膜を付着させるために当該樹脂皮膜に導電性を付与するために添加されるものであって、例えば、カーボンブラックやグラファイトなどを使用することができる。カーボンの添加量は、ＥＶＡ樹脂の１００重量部に対して、好ましくは５〜５０重量部である。ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、カーボンの添加量が５重量部以上であれば、電着塗装を可能にするだけの十分な導電性を樹脂皮膜に付与することができ、カーボンの添加量が５０重量部以下であれば、樹脂皮膜は優れた接着性を示す。
このように、カーボンは、電着塗装を考慮して樹脂皮膜に導電性を付与するために添加するものであるからして、電着塗装以外の方法、例えばスプレー塗装やロールコーター塗装などによる塗装を行う場合には、樹脂皮膜中に必ずしもカーボンを添加する必要はない。

また、上記樹脂皮膜の物性として、溶融粘度については、加熱処理温度、例えば１４０〜２００℃程度の温度範囲において、５０００〜１０００００ｍＰａ・ｓであることが望ましい。すなわち、樹脂皮膜の溶融粘度をこの範囲内とすることによって、天地面が逆の場合においても、溶融樹脂が液だれすることなく、リベットと被接合材の間に流入して隙間を埋めることが可能になる。
なお、当該樹脂皮膜は、上記のように加熱処理温度域において溶融し、上記粘性を示すものであるが、その温度が室温、すなわち２５℃に降下した状態では、硬化していることが求められる。

本発明の接合方法は、本発明の上記リベットを用いて、重ね合わせた被接合材を接合した後、加熱処理によって上記リベットの頭部に形成した樹脂皮膜を溶融させ、リベットと被接合材の間に形成された隙間に流入させるものであるが、このときの加熱処理条件としては、１４０〜２００℃の温度範囲において、５〜２０分程度の時間加熱するようになすことが望ましい。
なお、被接合材は、２枚重ねのみに限定されることはなく、３枚重ねや４枚重ね、あるいはこれ以上の重ね継手に適用することができる。

また、上記加熱処理については、当該リベットによって被接合材を接合した後に、上記のような電着塗装やスプレーなどによる塗装が施された場合に、当該塗膜の焼付け処理時の熱を利用すること、言い換えるとリベット頭部の樹脂皮膜を溶融させて、リベットと被接合材の隙間に流入させるための加熱処理と、塗膜の焼付け処理とを兼ねて行うことが効率的であり、製造コストの点から望ましい。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されることはない。

低炭素鋼線（ＳＣＭ４３５相当）から図２に示すようなセルフピアスリベットの本体部２（５ｍｍ径×６．５ｍｍ長さ）を形成した。
ＥＶＡ樹脂としては、エチレンモノマー１００重量部に対して、酢酸ビニルモノマーの仕込比を２０重量部とし、このＥＶＡ樹脂の１００重量部に対して、ゴム系樹脂としてスチレン−ブタジエンゴムを５０重量部含有し、さらにＥＶＡ樹脂の１００重量部に対して２０重量部のカーボンを含有する樹脂の溶融浴Ｂの中に、上記リベット本体２の頭部２ａを浸漬することによって、頭部２ａに樹脂皮膜３を１．０ｍｍの厚さに形成し、図１に示すようなセルフピアスリベット１を得た。なお、上記樹脂の溶融粘度を別途調査した結果、１７０℃において、３５０００ｍＰａ・ｓであった。

次に、ＪＩＳ Ｈ ４０００に規定されるＡ２０１４Ｐからなる５０ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍのアルミニウム合金板材を２枚用意し、これを上記セルフピアスリベット１を用いて長手方向に接合した。
得られたリベット接合継手に、カチオン型電着塗料を用いて電着塗装し、水洗後１７０℃で焼付けした。

塗膜の焼付け終了後、上記リベット接合継手の温度が室温に低下しタ状態で、リベット１の周辺部を目視観察すると共に、当該継手をリベット１の軸に沿って切断して、その断面を検査したところ、リベット頭部２ａに形成した樹脂皮膜３が溶融して比接合材との隙間に流入していることが確認され、周辺部に塗膜の陥没や、膜厚の不均一部分もなく、良好な塗装がなされていることが判明した。

本発明のリベットの一例を示す縦断面図である。 本発明のリベットの製造方法の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ リベット
２ リベット本体
２ａ 頭部
３ 樹脂皮膜

Claims (7)

1. 加熱処理によって溶融すると共に、室温において硬化する特性を備えた樹脂皮膜が頭部に形成されていることを特徴とするリベット。
2. 上記樹脂皮膜の厚さが０．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のリベット。
3. 上記樹脂皮膜がＥＶＡ樹脂、ゴム系樹脂及びカーボンを含み、導電性を備えた樹脂から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のリベット。
4. 加熱処理温度における上記樹脂皮膜の溶融粘度が５０００〜１０００００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のリベット。
5. 請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のリベットを用いた接合方法であって、当該リベットを用いて重ね合わせた被接合材を接合した後、加熱処理を施し、上記樹脂被膜を溶融させて上記リベットと被接合材の間に流入させることを特徴とする接合方法。
6. 上記加熱処理の温度が１４０〜２００℃であることを特徴とする請求項５に記載の接合方法。
7. 上記加熱処理が上記被接合材又は該被接合材を用いて組立てた部材に形成された塗膜を焼付けるための処理を兼ねていることを特徴とする請求項５又は６に記載の接合方法。

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