JPH04122625A - 繊維強化プラスチック基材の接着方法 - Google Patents

繊維強化プラスチック基材の接着方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、繊維強化プラスチック基材またはエンジニア
リングプラスチック基材の接着方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰと言う）ま
たはエンジニアリングプラスチック（以下、エンプラと
言う）は比較的小部品に用いられるか、一体成形されて
用いられており、接着加工を必要とするような大面積の
ＦＲＰ基材またはエンプラ基材の加工には用いられてい
なかった。ＦＲＰ基材またはエンプラ基材を接着するの
に接着剤単独で十分な剪断強度を出すことは従来、不可
能と考えられていた。例えば、鋼板とうしの接着剤によ
る積層体で最も剪断強度か大きいとされるブラスト鋼板
被着体と同等の剪断強度を達成することは不可能であっ
た。
〔発明か解決しようとする課題〕
しかしなから、現在では、自動車、航空機、鉄道、船舶
等の交通機関の軽量化が進められており、機械的強度の
大きいとされているＦＲＰ基材か、金属基材に変わって
、その占める割合か次第に増えているが、ＦＲＰ基材の
接着剤による接着に関しては上記のブラスト鋼板被着体
と同等な剪断強度は達成されておらず、ＦＲＰ基材の接
着体の機械的強度に関して信頼性を得るに到っていない
。
また、エンプラ基材は、構造用および機械部材に適合し
ている高性能プラスチックとして開発されたものであり
、主に金属代替のために使用されている。しかしなから
、ＦＲＰ基材と同様に、エンプラ基材は比較的小部品に
用いられており、エンプラ基材の接着剤による接着に関
して機械的強度については信頼性を得るに到っていない
。
そこで、本発明はＦＲＰ基材またはエンプラ基材の接着
剤による接着において、剪断強度か十分に増大する接着
方法を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は前記問題点を解決するために、ＦＲＰ基材また
はエンプラ基材の接着剤による接着方法において、接着
層中にスペーサーを挿入して、加圧接着し、接着剤硬化
後の接着層の厚さを０．０５ａｎ〜０．３暉とすること
を特徴とするＦＲＰ基材またはエンプラ基材の接着方法
としたものである。
〔作用〕
第１図は本発明の作用を示す図であり、例えば、ＦＲＰ
被着体とうじを接着剤で接着した場合（接着方法の詳細
は実施例１て詳述されている）の接着層厚さに対する剪
断強度を示したものである。
第１図からは、接着剤硬化後の接着層の厚さを０゜０５
嘘〜０．３市とすることにより、最大の剪断強度か得ら
れることがわかる。
〔実施例〕
次に、本発明のＦＲＰ基材またはエンジニアリングプラ
スチック基材の接着方法の実施例を詳細に説明する。
（実施例１） 被着材はガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸成形して製
造されたガラスクロスエポキシ樹脂強化プラスチック（
ＮＬ−ＥＧ−２３，日光化成株式会社製）の１６０　Ｘ
２５Ｘ１０ｍｍの片材を２枚使用し、耐水研磨紙（＃　
２８０）で表面を研磨処理し、後記する接着剤組成物を
用いて、第９図に示す単純重ね合わせ接合して、両数Ｆ
ＲＰ片材をクリップで挟むことにより、１００°Ｃ９３
０分の硬化条件で硬化させた。次に、硬化物について剪
断強度試験を行なった。試験機としてテンシロン（ＴＷ
−１０、オリエンチック株式会社製）を使用した。ロー
ドセルは５ｔおよびチェクボックスは２ｔを用い、測定
範囲を４０９６て２ｔ、引張強度をＩ　ｍｍ　／ｍｉｎ
およびチャートスピード３　ｍｍ　／ｍｉｎて引張試験
を行なった。
接着剤に添加するガラスビーズは、粒径の明らかなガラ
スビーズ（Ｎα０．０５．０．１０．０．２０．０．６
０゜１、株式会社束新理興製）を目的とする接着層厚さ
に応して適宜粒径を選択し、添加することによっておこ
なった。使用したガラスビーズのＮ［ｌＯ，０５〜１の
ビーズ粒径を表１に示す。
表　　１ 接着剤の主剤となる樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂（ＥＰ−４１００、旭電化学工業株式会社製）を
、硬化剤に変性ポリアミドアミン（ＥＨ−３３２旭電化
学工業株式会社製）を使用した。特に硬化促進剤等の添
加剤は加えなかった。ガラスビーズの添加量は接着剤に
対するガラスビーズの重量比ｌＯ１とした。一般に樹脂
にガラスビーズのような添加剤を添加すると樹脂の粘性
か増し接着層の厚さを調整することか困難となるのてこ
のような重量比を採用した。この添加量比を１０１とす
ることにより、第７図（ａ）に示すようにガラスビーズ
層か１層となる。たたし、Ｎα０．０５のガラスビーズ
については粒径か小さくて、この添加量比だと接着層中
にガラスビーズか１層とならないので樹脂とガラスビー
ズの添加、量を１００：１　としてガラスビーズを１層
とした。この場合ガラスビーズは第７図（ａ）に示した
ように必ずしもｌ直線に列をなさなくても良く、例えば
第７図（ｂ）のように各ガラスビーズ間に樹脂か充填さ
れていても良い。このように、ガラスビーズカ川層の場
合、ガラスビーズは単に被着層間の厚さを規定するスペ
ーサーの役目をすれば良い。なお、接着剤中に含まれる
通常の添加剤（例えば、酸化チタン等）はガラスビズよ
り小さく、スペーサーの役目は果たさない。
表２〜７に各種粒径の異なる前記５種類のガラスビーズ
を接着剤に添加して接着して硬化させた接着層の厚さ及
び剪断強度を示す。表２はガラスビーズＮα０．０５を
樹脂に対する重量比１００１にして同一実験条件の検体
１０例で接着層厚さ及び剪断強度を測定した結果を示す
。同様に表３〜７はガラスビーズＮα０．０５．０．＋
０．０．２０．０．６０．１を樹脂に対する重量比１０
．１にして各１０例の検体で接着層厚さ及び剪断強度を
測定した結果を示す。
表２ 表 表 表 ガラスビーズか無添加の場合の結果を表８に示す。
表２〜８に示された、各種粒径のガラスビーズについて
、接着層厚さと剪断強度との関係を図示したのが第１図
である。
第１図には接着層厚さか０．０５〜０，３ルであるとき
に剪断強度に特に高いピークか現れた。比較のために、
鋼板の接着て一番剪断強度か大きいとされているブラス
ト鋼板について上記と同し方法により接着層厚さに対す
る剪断強度の実験を行なった結果を第２図に示す。第１
図および第２図の実験結果を比較してみると、両者の剪
断強度の最大値はほぼ同一である。しかし、ガラスクロ
スエポキシ樹脂強化プラスチックの接着は接着層厚さか
０．０５〜０．３証のときに剪断強度の鋭いピークか現
れるのに対して、ブラスト鋼板の場合は接着層厚さか０
に近いほど剪断強度が高くなるたけて、両者には剪断強
度か強くなるパターンか異なっている。
（実施例２） 被着材として、ガラスマットにエポキシ樹脂を含浸成形
して製造されたガラスマットエポキシ樹脂強化プラスチ
ック（ＮＬ−ＥＧ−２３，日光化成株式会社製）の１６
０　Ｘ２５Ｘ１０ｍｍの片材を実施例１と同様な手法で
接着し、接着層厚さと剪断強度を調べた。
その結果を表９に示す。
表９に示された接着層厚さと剪断強度との関係を図示し
たのか第３図である。接着層厚さにか０゜０５〜０．３
のときに剪断強度にピークか見られる。
（実施例３） 被着材としてはガラスクロスエポキン樹脂強化プラスチ
ック（ＮＬ−ＥＧ−２３，日光化成株式会社製）の＋６
０　Ｘ２５Ｘ１０ｍｍ片材とショツトブラスト鋼板の１
６０　Ｘ２５Ｘ１０ｍｍ片材とを用いて実施例１と同し
手法で接着し、接着層厚さと剪断強度を調へた。その結
果を表１Ｏに示す。
表１０に示された接着層厚さと剪断強度との関係を図示
したのが第４図である。接着層厚さが０，０５〜０．３
のときにピークが見られる。
（実施例４） 被着材はエンジニアリングプラスチックとしてポリカー
ボネート（商品名「ボリ力エース」筒中プラスチック工
業株式会社製）（ＪＩＳ　Ｋ　６７３５　）の１６０　
Ｘ２５Ｘ６　ｍｍ０片材を２枚使用し、耐水研磨紙（１
２８０）で表面を研磨処理し、実施例１て用いた接着剤
組成物と同一の接着剤組成物を用いて、実施例１と同一
の方法で硬化させ、剪断強度試験を行なった。
接着剤に添加するガラスビーズは、粒径の明らかなガラ
スビーズ（Ｎα０．０５．０．＋０．０．２０．０．６
０株式会社東新理興製）を目的とする接着厚さに応じて
適宜粒径を選択し、添加することによっておこなった。
接着層厚さと剪断強度を調へた。その結果を表１１に示
す。
表１１ 表１１に示された接着層厚さと剪断強度との関係を図示
したのか第５図である。
第５図には接着層厚さが０．０５〜０．３ｍｍであると
き剪断強度に特に高いピークか現れたことを示している
。
以上の実施例１〜４は、ガラスビーズをスペーサーとし
て用いたものを示した。垂直面に接着を行なう際には、
樹脂の比重よりガラスビーズの比重が大きいとガラスビ
ーズか沈降してスペーサーの役目を果たさない場合かあ
るので、このような場合には、ガラスビーズの比重を樹
脂の比重と同じにすると沈降か起こらずに接着かうまく
おこなえる。
（実施例５） 次に、スペーサーか型枠状物品である場合の実施例を説
明する。被着剤としてガラスクロスエポキシ樹脂強化プ
ラスチック（ＮＬ−ＥＧ−２３，日光化成株式会社製）
の＋６０　Ｘ２５Ｘ１０ｍｍの片材を２枚使用し、耐水
研磨紙（＃２８０）で表面を研磨処理し、−枚の片材の
端部に幅５扉て、厚み０．０５．０．１．０．２．０゜
０６としたテフロンシートを接着した。テフロンシート
はナフロンテープ（商品名、ニチアス株式会社製）を使
用した。第８図に示すように、接着されたテープの隣に
接着面２５ｍｍ　Ｘ　２５ｍｍをとり、他の水平面との
境界を再び幅５ｍｍのテフロンシートで接着して区切っ
た。この接着面に実施例１と同一の接着剤でガラスビー
ズの無添加のものを塗布した。次いて、もう一方の辺材
を第９図に示す単純重合わせ接合により接着した。この
ようにして硬化させた硬化物の剪断強度を実施例１と同
一の方法により測定した。表１２は各接着層厚さに対す
る剪断強度を測定した結果を示す。
表１２ 表１２に示された接着層厚さと剪断強度との関係を図示
したのが第６図である。この場合も、ガラスビーズと同
様に接着層厚さ０．０５〜０．３ａｕｎであるときに最
大ピークを有する剪断強度かえられる。
このテフロンシートには、例えば、テープ状のものを適
宜の位置に接着したものでも、また、基盤目状にくり抜
かれたテフロンシートを接着したものでも用いることか
できる。型枠状物品としては、接着剤層の厚さか、型枠
の厚みにより規定されるものてあれば、どのような形状
のものても構わない。また、型枠状物品の材質は特に限
定されるものではなく、ガラスペーパー、ガラスクロス
、ガラスマットも用いることができる。
本発明は、スペーサーか適切な直径又は厚さでも、用い
る接着剤の種類によって接着層の厚さが変わってくるの
で、そのような場合には、基材を加圧する圧力を調整す
ることによって、硬化時の接着層の厚さを０．０５〜０
．３−となるようにする。
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。
（１）ＦＲＰ基材またはエンジニアリングプラスチック
基材の接着には、接着層の厚さを０．０５〜０．３關と
することによって剪断強度がピーク的に増大する。
（２）ＦＲＰ基材の接着に関しては、ブラスト鋼板とう
しの接着と比較して、遜色のない接着強度か得られた。
【図面の簡単な説明】
第１図、第３図、第４図、第６図は本発明のＦＲＰ被着
体における接着層厚さと剪断強度との関係を示した図、
第２図は従来のサンドブラスト鋼板被着体における接着
層厚さと剪断強度との関係を示した図、第５図は本発明
のエンジニアリングブラチスチック被着体における接着
層厚さと剪断強度との関係を示した図、第７図（ａＸｂ
）は本発明のＦＲＰ板被板体着体着層の断面を示す図、
第８図は本発明のスペーサーとして型枠状物品を示す図
、第９図は単純重合わせ接合を示す図である。 特許出願人　財団法人　鉄道総合技術研究所代理人　弁
理士　光来出　良度　（外２名）第 ■ 図 才も１層厚さ（ｍｍ） 工にキシ７０７ＦＲＰ鵠体 第 図 サンドフラス讐を林汐Ｊ良凰イ本 第 図 第 図 ショット７ラスＨ１■及や匈６体−エポＮシフロズＦＦ
Ｐぞ皮看イ本第 図 第６図 第 図 第 図 す 第 図 羊科重合ねヒ４誓き

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）繊維強化プラスチック基材の接着剤による接着方
    法において、接着層中にスペーサーを挿入して、加圧接
    着し、接着剤硬化後の接着層の厚さを０．０５ｍｍ〜０
    ．３ｍｍとすることを特徴とする繊維強化プラスチック
    基材の接着方法。
  2. （２）エンジニアリングプラスチック基材の接着剤によ
    る接着方法において、接着層中にスペーサーを挿入して
    、加圧接着し、接着剤硬化後の接着層の厚さを０．０５
    ｍｍ〜０．３ｍｍとすることを特徴とするエンジニアリ
    ングプラスチック基材の接着方法。
  3. （３）スペーサーが直径０．３ｍｍまでのガラスビーズ
    である請求項１または２記載の繊維強化プラスチック基
    材またはエンジニアリングプラスチック基材の接着方法
    。
  4. （４）ガラスビーズの比重が接着剤中の樹脂と同じ比重
    である請求項３記載の繊維強化プラスチック基材または
    エンジニアリングプラスチック基材の接着方法。
  5. （５）スペーサーが厚さ０．３ｍｍまでの型枠状物品で
    ある請求項１または２記載の繊維強化プラスチック基材
    またはエンジニアリングプラスチック基材の接着方法。
  6. （６）繊維強化プラスチック基材またはエンジニアリン
    グプラスチック基材と接着される基材が鉄鋼基材である
    請求項１または２項記載の繊維強化プラスチック基材ま
    たはエンジニアリングプラスチック基材の接着方法。
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