JPH04277581A - 非導電性部材と導電性部材の接合方法及び装置 - Google Patents
非導電性部材と導電性部材の接合方法及び装置Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は同日付の米国特許出願の
誘電加熱を使用した可逆付着に関連するものである。
誘電加熱を使用した可逆付着に関連するものである。
【0002】本発明は誘電加熱により接着剤を硬化させ
る方法及び装置に関する。より詳細には本発明は接着剤
に高周波電界を通すことにより導電性フレームに部材を
接合する方法及び装置に関する。接着剤内の分子が電界
に応答して誘電加熱により接着剤を硬化させる。
る方法及び装置に関する。より詳細には本発明は接着剤
に高周波電界を通すことにより導電性フレームに部材を
接合する方法及び装置に関する。接着剤内の分子が電界
に応答して誘電加熱により接着剤を硬化させる。
【0003】
【従来の技術】最近の接着は非常に低速度、時には数日
かかって、硬化する。接着剤を加熱することにより接着
力を高めるだけでなく硬化を早めることが知られている
。接着剤を加熱して硬化を促進させるさまざまな手段が
ある。
かかって、硬化する。接着剤を加熱することにより接着
力を高めるだけでなく硬化を早めることが知られている
。接着剤を加熱して硬化を促進させるさまざまな手段が
ある。
【0004】一般的な接着剤加熱手段のいくつかは接着
剤の伝導、対流及び輻射加熱を含んでいる。伝導加熱は
接着剤内に電線を配置して電流を通すことにより行われ
る。電流が電線を加熱しそれにより接着剤が加熱される
。伝導加熱には接着剤内に導電線を配置する必要がある
という欠点がある。接着剤内に電線を適切に配置するこ
とは困難であるため、接着力が低下する。
剤の伝導、対流及び輻射加熱を含んでいる。伝導加熱は
接着剤内に電線を配置して電流を通すことにより行われ
る。電流が電線を加熱しそれにより接着剤が加熱される
。伝導加熱には接着剤内に導電線を配置する必要がある
という欠点がある。接着剤内に電線を適切に配置するこ
とは困難であるため、接着力が低下する。
【0005】輻射もしくは対流加熱は接着剤で接着する
部品を輻射もしくは対流炉に配置して行われる。接着剤
はその部品を通過する熱により間接的に加熱される。対
流もしくは輻射加熱は部品及び接着剤を炉内で加熱する
必要がある。サーモプラスチック等の被接着部品は接着
剤の硬化に必要な温度まで加熱すると弱くなったり変化
したりすることがある。さらに、輻射及び対流加熱は一
般的に接着剤を硬化させるのに20分以上必要とする。
部品を輻射もしくは対流炉に配置して行われる。接着剤
はその部品を通過する熱により間接的に加熱される。対
流もしくは輻射加熱は部品及び接着剤を炉内で加熱する
必要がある。サーモプラスチック等の被接着部品は接着
剤の硬化に必要な温度まで加熱すると弱くなったり変化
したりすることがある。さらに、輻射及び対流加熱は一
般的に接着剤を硬化させるのに20分以上必要とする。
【0006】接着剤内に熱を集中させて接着剤を硬化さ
せるもう一つの方法がノボルスキー等の1988年6月
7日付米国特許第4,749,833号に開示されてい
る。ノボルスキー(Novorsky)等は接着剤の誘
導加熱を開示している。球型鋼粒子が接着剤内に配置さ
れ互いに転動接触しながら接合部の接着される2部材間
に正確な空間を確立する。接合部は誘導コイルとの間も
しくはそれに隣接して配置され、コイルに電流が通され
る。コイルを通る電流が球型粒子を誘導加熱して周囲の
接着剤が加熱される。伝導加熱と同様に、誘導加熱の場
合にも接着剤内に異質の金属粒子を付加する必要があり
、従って接合力が低下する。
せるもう一つの方法がノボルスキー等の1988年6月
7日付米国特許第4,749,833号に開示されてい
る。ノボルスキー(Novorsky)等は接着剤の誘
導加熱を開示している。球型鋼粒子が接着剤内に配置さ
れ互いに転動接触しながら接合部の接着される2部材間
に正確な空間を確立する。接合部は誘導コイルとの間も
しくはそれに隣接して配置され、コイルに電流が通され
る。コイルを通る電流が球型粒子を誘導加熱して周囲の
接着剤が加熱される。伝導加熱と同様に、誘導加熱の場
合にも接着剤内に異質の金属粒子を付加する必要があり
、従って接合力が低下する。
【0007】誘電加熱と呼ばれる方法により接着剤を含
む極性材料を高周波電界内で加熱することが知られてい
る。ヘヒト(Hecht)の1966年12月13日付
米国特許第3,291,671号には誘電加熱によりプ
ラスチック膜を溶融させることが開示されている。1枚
以上のポリエチレン膜により分離された含水板紙が電極
間に配置される。無線周波(RF)発生器が電極に取り
付けられ、ポリエチレン膜及び含水板紙へ電界を通す。 ポリエチレン膜は互いに且つ板紙へ溶融する。これは誘
電加熱を示しているが、硬化を促進させる接着剤の誘電
加熱ではない。
む極性材料を高周波電界内で加熱することが知られてい
る。ヘヒト(Hecht)の1966年12月13日付
米国特許第3,291,671号には誘電加熱によりプ
ラスチック膜を溶融させることが開示されている。1枚
以上のポリエチレン膜により分離された含水板紙が電極
間に配置される。無線周波(RF)発生器が電極に取り
付けられ、ポリエチレン膜及び含水板紙へ電界を通す。 ポリエチレン膜は互いに且つ板紙へ溶融する。これは誘
電加熱を示しているが、硬化を促進させる接着剤の誘電
加熱ではない。
【0008】接着剤を硬化させる誘電加熱は共に198
9年4月20日付のEPO特許第0,339,494号
及び第0,339,493号、及び1988年5月28
日付米国特許出願第07/187,358号に開示され
ている。これらの特許には繊維補強プラスチック(FR
P)外装部材をU字型のFRP補強部材へ接着させるこ
とが開示されている。外装部材と補強部材との間に2成
分エポキシ樹脂接着剤ビードが配置される。接着された
組立体は次に誘電加熱器を収容しているチャンバーへ送
られる。外皮とほぼ同じ外形を有する第1の電極が外皮
に対して配置され、コンセントレータを有する第2の電
極が補強部材の上部に配置される。電極を介して300
〜8,000Vの高周波静電界が印加される。周波数範
囲は25〜40MHzである。この装置の硬化時間はお
よそ30〜40秒である。この装置は1個の細長い電極
ではなく複数個の電子的に絶縁されたコンセントレータ
を使用している。この特許には34MHzで119.4
cm(47インチ)を越える部品を接着させるのに細長
い電極を使用すると加熱が不均一になることが開示され
ている。これは長さが交流電圧の波長の1/15に近ず
くと細長い電極から放射されるエネルギがピークに達す
るためと考えられる。EPO特許では被接着部材の両面
に別々の電極を必要とする。
9年4月20日付のEPO特許第0,339,494号
及び第0,339,493号、及び1988年5月28
日付米国特許出願第07/187,358号に開示され
ている。これらの特許には繊維補強プラスチック(FR
P)外装部材をU字型のFRP補強部材へ接着させるこ
とが開示されている。外装部材と補強部材との間に2成
分エポキシ樹脂接着剤ビードが配置される。接着された
組立体は次に誘電加熱器を収容しているチャンバーへ送
られる。外皮とほぼ同じ外形を有する第1の電極が外皮
に対して配置され、コンセントレータを有する第2の電
極が補強部材の上部に配置される。電極を介して300
〜8,000Vの高周波静電界が印加される。周波数範
囲は25〜40MHzである。この装置の硬化時間はお
よそ30〜40秒である。この装置は1個の細長い電極
ではなく複数個の電子的に絶縁されたコンセントレータ
を使用している。この特許には34MHzで119.4
cm(47インチ)を越える部品を接着させるのに細長
い電極を使用すると加熱が不均一になることが開示され
ている。これは長さが交流電圧の波長の1/15に近ず
くと細長い電極から放射されるエネルギがピークに達す
るためと考えられる。EPO特許では被接着部材の両面
に別々の電極を必要とする。
【0009】EPO特許には長い電極(すなわち、RF
波長の1/15よりも長い電極)を使用せずに、複数個
の絶縁コンセントレータを必要とすることが開示されて
いる。さらに、EPO特許には電極として導電性フレー
ムを使用することは開示されていない。
波長の1/15よりも長い電極)を使用せずに、複数個
の絶縁コンセントレータを必要とすることが開示されて
いる。さらに、EPO特許には電極として導電性フレー
ムを使用することは開示されていない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】RF誘電加熱を使用し
て導電性フレームに部材を接着させることが本発明の主
要目的である。導電性フレームはRF回路の一つの電極
として使用される。RF電界を脈動させることにより細
長電極による不均一な加熱が低減される。電極間のプレ
ート電流により接着剤の硬化を監視制御して誘電加熱に
必要な時間及びエネルギを最少限とすることができる。
て導電性フレームに部材を接着させることが本発明の主
要目的である。導電性フレームはRF回路の一つの電極
として使用される。RF電界を脈動させることにより細
長電極による不均一な加熱が低減される。電極間のプレ
ート電流により接着剤の硬化を監視制御して誘電加熱に
必要な時間及びエネルギを最少限とすることができる。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は導電性部材と非
導電性部材の嵌合面間に接着剤を施すことにより非導電
性部材を導電性部材へ接着させる方法に関する。電極は
非導電性部材に隣接配置され嵌合面上に重ねられる。R
F発生器が電極と導電性部材との間に高周波電界を印加
する。高周波電界により接着剤が加熱硬化される。不均
一な加熱を回避するために、電界を脈動させることがで
きる。
導電性部材の嵌合面間に接着剤を施すことにより非導電
性部材を導電性部材へ接着させる方法に関する。電極は
非導電性部材に隣接配置され嵌合面上に重ねられる。R
F発生器が電極と導電性部材との間に高周波電界を印加
する。高周波電界により接着剤が加熱硬化される。不均
一な加熱を回避するために、電界を脈動させることがで
きる。
【0012】フレームは鋼、アルミニウム、銅等の導電
材により作成され補強部材もしくは構造及び接着剤の誘
電加熱電極として使用される。導電性もしくは非導電性
材製パネルが誘電性接着剤によりフレームへ接着される
。フレーム及びパネルが導電材製である場合には、フレ
ーム及びパネルへ無線周波電界が印加され接着剤内の極
性分子を励起する電界を生成して誘電加熱効果を発生す
る。この加熱により接着剤が硬化される。誘電加熱を使
用して金属パネルを金属フレームへ接着させることがで
きるが、誘導及び伝導加熱等の他の方法は金属部品間で
接着剤を硬化させるように特に適応されている。
材により作成され補強部材もしくは構造及び接着剤の誘
電加熱電極として使用される。導電性もしくは非導電性
材製パネルが誘電性接着剤によりフレームへ接着される
。フレーム及びパネルが導電材製である場合には、フレ
ーム及びパネルへ無線周波電界が印加され接着剤内の極
性分子を励起する電界を生成して誘電加熱効果を発生す
る。この加熱により接着剤が硬化される。誘電加熱を使
用して金属パネルを金属フレームへ接着させることがで
きるが、誘導及び伝導加熱等の他の方法は金属部品間で
接着剤を硬化させるように特に適応されている。
【0013】本発明による接着剤のRF加熱は主として
非導電性パネルを導電性フレームへ接着させるものであ
る。適切な非導電材としてガラス、セラミクス、プラス
チック、ゴム及び木が含まれる。自動車の応用に特に適
しているのはガラス、セラミクス及びプラスチック材を
金属へ接着させることである。実施例としてプラスチッ
クパネルを金属フレームへ接着させることについて説明
するが、本発明はRF誘電加熱により他の非導電材を導
電性フレームへ接着させることもできる。
非導電性パネルを導電性フレームへ接着させるものであ
る。適切な非導電材としてガラス、セラミクス、プラス
チック、ゴム及び木が含まれる。自動車の応用に特に適
しているのはガラス、セラミクス及びプラスチック材を
金属へ接着させることである。実施例としてプラスチッ
クパネルを金属フレームへ接着させることについて説明
するが、本発明はRF誘電加熱により他の非導電材を導
電性フレームへ接着させることもできる。
【0014】非導電性パネルを導電性フレームへ接着さ
せる場合、接合部の嵌合面とほぼ同じ形状の電極が非導
電性パネル上に配置され嵌合面に重畳するようにされる
。フレーム部材及び電極は無線周波発生器へ接続され、
接着剤に電界が印加される。フレーム部材は無線周波発
生器に接続された電極として作用する。
せる場合、接合部の嵌合面とほぼ同じ形状の電極が非導
電性パネル上に配置され嵌合面に重畳するようにされる
。フレーム部材及び電極は無線周波発生器へ接続され、
接着剤に電界が印加される。フレーム部材は無線周波発
生器に接続された電極として作用する。
【0015】大型パネルの不均一な加熱を回避するため
に、電極に印加される無線周波電流は脈動される。この
脈動により電極に沿って定在波が分布され接合部の温冷
点が低減されるものと思われる。これにより長い電極、
すなわち電界波長の1/15よりも長い電極、を使用す
ることができる。
に、電極に印加される無線周波電流は脈動される。この
脈動により電極に沿って定在波が分布され接合部の温冷
点が低減されるものと思われる。これにより長い電極、
すなわち電界波長の1/15よりも長い電極、を使用す
ることができる。
【0016】接着剤の硬化状態は電極間プレート電流に
比例する。接着剤が硬化すると、その誘電損失が低下し
て電極間プレート電流が低減する。プレート電流が所定
の閾値まで低下すると、接着剤は充分に硬化され電流は
停止する。
比例する。接着剤が硬化すると、その誘電損失が低下し
て電極間プレート電流が低減する。プレート電流が所定
の閾値まで低下すると、接着剤は充分に硬化され電流は
停止する。
【0017】熱硬化性接着剤は自動車製造において非常
に重要な材料である。適切に硬化されると、熱硬化性接
着材はその分子構造内の化学的架橋により寸法が安定化
する。架橋ポリマーの硬化度は最終製品の性能を支配す
る最も重要な要因の一つであるため、接合部の接着剤を
適切に硬化させることが重要である。
に重要な材料である。適切に硬化されると、熱硬化性接
着材はその分子構造内の化学的架橋により寸法が安定化
する。架橋ポリマーの硬化度は最終製品の性能を支配す
る最も重要な要因の一つであるため、接合部の接着剤を
適切に硬化させることが重要である。
【0018】無線周波誘電加熱は電気エネルギを熱エネ
ルギに変換して無線周波数において高い比誘電率を有す
る材料を加熱するための効率的な方法である。材料に1
0〜100MHz程度の高周波電界を印加すると、ダイ
ポールもしくはイオン等の分極種が励起され電界と共に
振動する。可分極種の高周波並進運動により大量の摩擦
熱が発生し、それは熱硬化性接着剤を迅速に硬化させる
のに使用することができる。エネルギ変換は接合部の接
着材内で行われるため、誘電加熱は接着剤を加熱するた
めの高速且つ効率的方法である。誘電加熱により発生す
る熱は接着剤内に集中するため、接合部を硬化させるの
に必要な熱は少くなる。
ルギに変換して無線周波数において高い比誘電率を有す
る材料を加熱するための効率的な方法である。材料に1
0〜100MHz程度の高周波電界を印加すると、ダイ
ポールもしくはイオン等の分極種が励起され電界と共に
振動する。可分極種の高周波並進運動により大量の摩擦
熱が発生し、それは熱硬化性接着剤を迅速に硬化させる
のに使用することができる。エネルギ変換は接合部の接
着材内で行われるため、誘電加熱は接着剤を加熱するた
めの高速且つ効率的方法である。誘電加熱により発生す
る熱は接着剤内に集中するため、接合部を硬化させるの
に必要な熱は少くなる。
【0019】非導電性部材を導電性部材へ接着させる誘
電加熱には電極が1個で済む。導電性部材の全長に沿っ
てRF電界を発生させることができるため、導電性部材
のどこへでも非導電性部材を接着させることができる。 電界を脈動させれば、低コストの長い電極により接着剤
を均一に硬化させることができる。プレート電流により
硬化度を監視して、接着剤が硬化したらすぐに誘電加熱
を停止するようにすることができる。
電加熱には電極が1個で済む。導電性部材の全長に沿っ
てRF電界を発生させることができるため、導電性部材
のどこへでも非導電性部材を接着させることができる。 電界を脈動させれば、低コストの長い電極により接着剤
を均一に硬化させることができる。プレート電流により
硬化度を監視して、接着剤が硬化したらすぐに誘電加熱
を停止するようにすることができる。
【0020】
【実施例】図1に電気励起されている熱硬化性接着剤を
略示する。無線周波誘電加熱器2は電極4及びRF発生
器6を具備している。熱硬化性接着剤8はイオン種12
及び永久誘導ダイポール10により構成されている。電
極4に電界を印加すると、永久誘導ダイポール10は帯
電され印加電界に対応する励起周波数で交流電界と共に
回転する。イオン種12は線形並進運動を行う。帯電工
程により接着剤内に電気エネルギが蓄えられ、誘導分子
運動によりこの蓄積電気エネルギが消費される。エネル
ギ消費は分子緩和工程により支配され、周波数及び温度
依存度が高い。
略示する。無線周波誘電加熱器2は電極4及びRF発生
器6を具備している。熱硬化性接着剤8はイオン種12
及び永久誘導ダイポール10により構成されている。電
極4に電界を印加すると、永久誘導ダイポール10は帯
電され印加電界に対応する励起周波数で交流電界と共に
回転する。イオン種12は線形並進運動を行う。帯電工
程により接着剤内に電気エネルギが蓄えられ、誘導分子
運動によりこの蓄積電気エネルギが消費される。エネル
ギ消費は分子緩和工程により支配され、周波数及び温度
依存度が高い。
【0021】図2に低分子量エポキシ接着剤に対する誘
電損率と励起周波数の関係を示す。1〜100MHzの
無線周波数はこの接着剤に対する高い誘電損率に対応す
る。このような無線周波数の電界を加えると、接着剤内
に大量の熱が発生する。接着剤の硬化反応はこの熱によ
り活性化される。架橋反応により液体樹脂は構造を接合
するための固体材へ変換される。
電損率と励起周波数の関係を示す。1〜100MHzの
無線周波数はこの接着剤に対する高い誘電損率に対応す
る。このような無線周波数の電界を加えると、接着剤内
に大量の熱が発生する。接着剤の硬化反応はこの熱によ
り活性化される。架橋反応により液体樹脂は構造を接合
するための固体材へ変換される。
【0022】図3に示すように、RF電界で加熱すると
接合部は多層容量回路として作用する。合成パネル等の
誘電性パネルを金属フレームへ付着させる場合、接着材
層へのエネルギフラックスは接合部形状だけでなく接着
剤及び合成パネルの容量の誘電特性の組合せとなる。鋼
及び合成パネル間に挟まれた接着剤層からなる特性接合
部の容量は、次式で示すように、明らかに接着剤樹脂及
び合成材の形状及び誘電特性に関連している。
接合部は多層容量回路として作用する。合成パネル等の
誘電性パネルを金属フレームへ付着させる場合、接着材
層へのエネルギフラックスは接合部形状だけでなく接着
剤及び合成パネルの容量の誘電特性の組合せとなる。鋼
及び合成パネル間に挟まれた接着剤層からなる特性接合
部の容量は、次式で示すように、明らかに接着剤樹脂及
び合成材の形状及び誘電特性に関連している。
【0023】1 式
【数1】
【0024】ここに、
C=総容量
Ca =接着剤の容量
Cc =合成パネルの容量
εo =自由空間の比誘電率
εc * =合成パネルの比誘電率
εa * =接着剤の比誘電率
A=接合部内の振動電界の面積
dc =合成パネルの厚さ
da =接着剤層の厚さ
【0025】比誘電率εc * 及びεa * は複素
量であり、次式により実部及び虚部へ分離できる。
量であり、次式により実部及び虚部へ分離できる。
【0026】2 式
【数2】
【0027】ここに、
j=−1の平方根
ε′=比誘電率(実部)
ε″=誘電損失(虚部)
比誘電率ε′は誘電媒体に蓄えられた電気エネルギ量に
比例する。誘電損失は媒体による電気エネルギの消費に
関連している。誘電損失と比誘電率との比は誘電損率t
anδと呼ばれる。それは次式で表わされる。
比例する。誘電損失は媒体による電気エネルギの消費に
関連している。誘電損失と比誘電率との比は誘電損率t
anδと呼ばれる。それは次式で表わされる。
【0028】3 式
【数3】
【0029】接着剤等の比誘電率ε′及び誘電損率ta
nδはその化学組成及び分子構造により定まる。高周波
電界を加える時に多くの電磁エネルギが消費に使用され
るため、誘電加熱を行う場合には接着剤の誘電損率は高
い方が望ましい。モノマー、オリゴマー、及び低分子量
接着剤は分極性が高いため、大概の熱硬化性接着剤は誘
電損失が高い。例えば、未硬化エポキシ接着剤の誘電損
率tanδは10〜100にもなり、電気エネルギの9
0〜99%が熱に変換されることを示す。無線周波電界
により誘起される接着剤の単位体積当り発生熱量dH/
dtは次式で表わされる。
nδはその化学組成及び分子構造により定まる。高周波
電界を加える時に多くの電磁エネルギが消費に使用され
るため、誘電加熱を行う場合には接着剤の誘電損率は高
い方が望ましい。モノマー、オリゴマー、及び低分子量
接着剤は分極性が高いため、大概の熱硬化性接着剤は誘
電損失が高い。例えば、未硬化エポキシ接着剤の誘電損
率tanδは10〜100にもなり、電気エネルギの9
0〜99%が熱に変換されることを示す。無線周波電界
により誘起される接着剤の単位体積当り発生熱量dH/
dtは次式で表わされる。
【0030】4 式
【数4】
ここに、
|Ea |2 =接着剤層に対するRF電界の実効電界
強度ω=放射周波数 f=振動電界周波数 εa ″=接着剤の誘電損失
強度ω=放射周波数 f=振動電界周波数 εa ″=接着剤の誘電損失
【0031】4式はRF発熱量が励起電界周波数及び電
界強度に比例し、材料の誘電損失が周波数に依存するこ
とを示す。接合部への電磁エネルギの流入、qr 、は
時間平均エネルギ消費率である。これは次式で表わされ
る。
界強度に比例し、材料の誘電損失が周波数に依存するこ
とを示す。接合部への電磁エネルギの流入、qr 、は
時間平均エネルギ消費率である。これは次式で表わされ
る。
【0032】5 式
【数5】
【0033】接着剤層に対する実効電界強度、|Ea
|は次式に従って接合部形状及び接合部の誘電パラメー
タから算出できる。
|は次式に従って接合部形状及び接合部の誘電パラメー
タから算出できる。
【0034】6 式
【数6】
【0035】7 式
【数7】
【0036】ここに|Etotal |は合成材及び接
着剤層に加わる無線周波電位の総実効値、|Ec |は
合成パネルに対する電界強度である。
着剤層に加わる無線周波電位の総実効値、|Ec |は
合成パネルに対する電界強度である。
【0037】材料特性が判っておれば、熱発生率は4〜
7式により算出できる。しかしながら、材料の誘電特性
は電界周波数、材料の架橋反応状態及び温度に著しく依
存する。従って、4〜7式は温度曲線計算と共に評価し
なければならない。
7式により算出できる。しかしながら、材料の誘電特性
は電界周波数、材料の架橋反応状態及び温度に著しく依
存する。従って、4〜7式は温度曲線計算と共に評価し
なければならない。
【0038】接合部における接着剤の温度上昇は高周波
電磁エネルギ及び化学反応エネルギが熱エネルギへ変換
されるために生じる。接合部から熱移送を行わない限り
、熱エネルギは接合部に温度上昇として蓄積される。 従って、接合部における定量的温度上昇は所与の接合部
形状に対する発熱及び熱移送を示す1組のエネルギ式を
解くことにより算出できる。接合部における温度上昇率
は接合材の1組の熱特性だけでなく熱発生率と熱移送率
との差により支配される。熱伝導率k、樹脂密度ρ、及
び熱容量Cp が温度に無関係であるものとすれば、エ
ネルギ式は次の微分方程式で表わすことができる。 トランジェント=伝導+RF発熱+化学発熱
電磁エネルギ及び化学反応エネルギが熱エネルギへ変換
されるために生じる。接合部から熱移送を行わない限り
、熱エネルギは接合部に温度上昇として蓄積される。 従って、接合部における定量的温度上昇は所与の接合部
形状に対する発熱及び熱移送を示す1組のエネルギ式を
解くことにより算出できる。接合部における温度上昇率
は接合材の1組の熱特性だけでなく熱発生率と熱移送率
との差により支配される。熱伝導率k、樹脂密度ρ、及
び熱容量Cp が温度に無関係であるものとすれば、エ
ネルギ式は次の微分方程式で表わすことができる。 トランジェント=伝導+RF発熱+化学発熱
【0039
】8 式
】8 式
【数8】
【0040】ここに、qr (T,t)及びqc (T
,t)はそれぞれRF誘電界及び化学反応による熱発生
率を示す。熱発生率は温度及び時間関数に極めて依存す
る。SMC混合材及び鋼板についても発熱項のない同様
な式が得られる。1組の適切な境界条件によりこれらの
式を解けば、所与のRF曝射時間に対する接合部の温度
分布を算出できる。
,t)はそれぞれRF誘電界及び化学反応による熱発生
率を示す。熱発生率は温度及び時間関数に極めて依存す
る。SMC混合材及び鋼板についても発熱項のない同様
な式が得られる。1組の適切な境界条件によりこれらの
式を解けば、所与のRF曝射時間に対する接合部の温度
分布を算出できる。
【0041】9 式
【数9】
【0042】ここに
P=電力kW
To =周囲温度
ls 及びla =鋼フレーム及び接着剤の接合線長d
s 及びda =鋼フレーム及び接着剤の厚さws 及
びwa =鋼フレーム及び接着剤の接合線幅tc =R
F加熱サイクル時間、秒 ρs 及びρa =鋼及び接着剤の密度Cps及びCp
a=鋼及び接着剤の熱容量ξ=誘電発生器及び出力回路
の効率 9式は誘電接着剤を使用した合成パネルと鋼フレームの
特定RF接合に対する電力条件を評価するのに有用であ
る。金属フレーム、合成パネル及び接着剤に対する熱定
数を表1に示す。
s 及びda =鋼フレーム及び接着剤の厚さws 及
びwa =鋼フレーム及び接着剤の接合線幅tc =R
F加熱サイクル時間、秒 ρs 及びρa =鋼及び接着剤の密度Cps及びCp
a=鋼及び接着剤の熱容量ξ=誘電発生器及び出力回路
の効率 9式は誘電接着剤を使用した合成パネルと鋼フレームの
特定RF接合に対する電力条件を評価するのに有用であ
る。金属フレーム、合成パネル及び接着剤に対する熱定
数を表1に示す。
【0043】
【表1】
接着材の代表的熱特性
─────────────────────────
────────── 材 料
k ρ
Cp ΔH
J/sec cm℃
J/cm3 J/g℃
J/g─────────────────
────────────────── アルミニウ
ム 16.6
2.73 0.96 鋼
0.44
7.84 0.46
添加 SMC 0.0021
1.8 1.67
添加エポキシ接着剤 0.0069
1.9 1.25
240 ─────────────────
──────────────────
────────── 材 料
k ρ
Cp ΔH
J/sec cm℃
J/cm3 J/g℃
J/g─────────────────
────────────────── アルミニウ
ム 16.6
2.73 0.96 鋼
0.44
7.84 0.46
添加 SMC 0.0021
1.8 1.67
添加エポキシ接着剤 0.0069
1.9 1.25
240 ─────────────────
──────────────────
【0044】実
験結果及び例 例1:SMCパネルと電気メッキ鋼(EGS)部材間の
接着剤のRF誘電加熱の例を図4に示す。(ニューヨー
ク州、ファーミングビル、カバール製作所の)ニューマ
チックプレスを備えたカバール10kW無線周波発生器
を使用して接着部を硬化させた。RF発生器22の発振
周波数は27.12MHzであり、これは産業工程に対
して連邦通信協会が許可している周波数である。22.
9mm×22.9mm×12.7mm(0.9″×0.
9″×0.5″)のアルミニウムブロックをRF誘電加
熱中に上部電極として使用した。発生器22によりEG
S部材24及び電極20へ電界が供給された。アメリカ
ンシアナミド社製エポキシ接着剤27、CY−4551
、の0.75mmビード上にSMC合成パネル28を配
置した。ニューマチックプレス26によりSMC−EG
S接合組立体29に5.0psi圧を加えた。電極20
及び鋼部材24に電界を加えた。さまざまなサンプルを
5〜30秒間加熱し引き続き0〜20秒間加圧保持した
。
験結果及び例 例1:SMCパネルと電気メッキ鋼(EGS)部材間の
接着剤のRF誘電加熱の例を図4に示す。(ニューヨー
ク州、ファーミングビル、カバール製作所の)ニューマ
チックプレスを備えたカバール10kW無線周波発生器
を使用して接着部を硬化させた。RF発生器22の発振
周波数は27.12MHzであり、これは産業工程に対
して連邦通信協会が許可している周波数である。22.
9mm×22.9mm×12.7mm(0.9″×0.
9″×0.5″)のアルミニウムブロックをRF誘電加
熱中に上部電極として使用した。発生器22によりEG
S部材24及び電極20へ電界が供給された。アメリカ
ンシアナミド社製エポキシ接着剤27、CY−4551
、の0.75mmビード上にSMC合成パネル28を配
置した。ニューマチックプレス26によりSMC−EG
S接合組立体29に5.0psi圧を加えた。電極20
及び鋼部材24に電界を加えた。さまざまなサンプルを
5〜30秒間加熱し引き続き0〜20秒間加圧保持した
。
【0045】SMC−EGS接合組立体29について、
インストロンユニバーサルテスト装置(モデル1125
)を使用して、1.0mm/分のクロスヘッド速度で引
張強さを調べた。室温で破損するまで接合部を引っ張っ
た。SMCスペーサを各接合部のEGS部材の端部に接
着して引張変形中に接合部の対称性を維持した。
インストロンユニバーサルテスト装置(モデル1125
)を使用して、1.0mm/分のクロスヘッド速度で引
張強さを調べた。室温で破損するまで接合部を引っ張っ
た。SMCスペーサを各接合部のEGS部材の端部に接
着して引張変形中に接合部の対称性を維持した。
【0046】メトラーTA−3000差動走査カロリー
メータ(DSC)を使用して構造接着剤の硬化度を求め
た。硬化した接着剤サンプルを5C/分 DSC走査
で分析してガラス遷移温度Tg及び残留反応熱を求めた
。 実験及びデータ計算に標準DSC法を使用した。接着剤
硬化の発熱反応及び接着剤の誘電加熱の両方を考慮した
総反応熱はおよそ240J/gであった。RF電界によ
り12秒間加熱しただけで、SMC−EGS接合組立体
29におけるこの樹脂の反応度は85%完了した。
メータ(DSC)を使用して構造接着剤の硬化度を求め
た。硬化した接着剤サンプルを5C/分 DSC走査
で分析してガラス遷移温度Tg及び残留反応熱を求めた
。 実験及びデータ計算に標準DSC法を使用した。接着剤
硬化の発熱反応及び接着剤の誘電加熱の両方を考慮した
総反応熱はおよそ240J/gであった。RF電界によ
り12秒間加熱しただけで、SMC−EGS接合組立体
29におけるこの樹脂の反応度は85%完了した。
【0047】一成分エポキシCY−4551ラップシェ
ア接合部の接着力データを表2に示す。
ア接合部の接着力データを表2に示す。
【0048】
【表2】
RF及
び炉硬化接合部の接着力──────────────
──────────────────────
サンプル 硬化時間 強度
MPa 破損モード ──
─────────────────────────
───────── 180 ℃ oven
20 min. 5.575±0.1
2 SMC ファイバ引裂 0.
5 kW RF 5 sec.
1.960
粘 着 0.5 kW R
F 10 sec. 3.1
45 粘 着
0.5 kW RF
15 sec. 3.910
粘 着
0.5 kW RF 20 sec
. 5.145
SMC ファイバ引裂 ───────────
─────────────────────────
び炉硬化接合部の接着力──────────────
──────────────────────
サンプル 硬化時間 強度
MPa 破損モード ──
─────────────────────────
───────── 180 ℃ oven
20 min. 5.575±0.1
2 SMC ファイバ引裂 0.
5 kW RF 5 sec.
1.960
粘 着 0.5 kW R
F 10 sec. 3.1
45 粘 着
0.5 kW RF
15 sec. 3.910
粘 着
0.5 kW RF 20 sec
. 5.145
SMC ファイバ引裂 ───────────
─────────────────────────
【0049】180℃炉硬化接合部の破損モードはSM
C合成パネル内の限定破損である。メタルボンドされる
SMC合成パネル26はSMC材の無欠性によりコント
ロールされる。RF接合部はサンプル調製の詳細により
さまざまな強度変動を示す。例えば、ラップシェアクー
ポンの最終引張応力は、RF出力を一定に維持した場合
、RF誘電加熱時間の増加と共に増大する。接合部の一
成分接着剤は非常に短いRF曝射時間(5〜10秒)に
おいて、充分高い温度までは加熱されなかった。RF曝
射時間が短いと材料内で粘着破損した不足硬化接着剤樹
脂が生じた。RF硬化接合部の強度は20秒の最長硬化
時間における炉硬化試料の強度に達し、接合部の破損位
置はSMCクーポン内へ移った。図5に定電力値におけ
る硬化時間と接着強度の関係を示す。接着強度は剪断テ
スト機械により引っ張って破損させるラップシェア接合
部の剪断応力により測定される。接着強度はメガパスカ
ル(MPa)単位で与えられる。
C合成パネル内の限定破損である。メタルボンドされる
SMC合成パネル26はSMC材の無欠性によりコント
ロールされる。RF接合部はサンプル調製の詳細により
さまざまな強度変動を示す。例えば、ラップシェアクー
ポンの最終引張応力は、RF出力を一定に維持した場合
、RF誘電加熱時間の増加と共に増大する。接合部の一
成分接着剤は非常に短いRF曝射時間(5〜10秒)に
おいて、充分高い温度までは加熱されなかった。RF曝
射時間が短いと材料内で粘着破損した不足硬化接着剤樹
脂が生じた。RF硬化接合部の強度は20秒の最長硬化
時間における炉硬化試料の強度に達し、接合部の破損位
置はSMCクーポン内へ移った。図5に定電力値におけ
る硬化時間と接着強度の関係を示す。接着強度は剪断テ
スト機械により引っ張って破損させるラップシェア接合
部の剪断応力により測定される。接着強度はメガパスカ
ル(MPa)単位で与えられる。
【0050】例2:ロードケミカル社製2成分エポキシ
接着剤Fusor320/322により接着させ電界で
硬化させたSMC−EGS,SMC−SMC及びSMC
−E−EGS接合部及び炉硬化SMC−EGS接合部の
接着強度を図6に示す。誘電接着された試料のおよそ3
0秒の総サイクル時間(加熱時間+保持時間)後の接着
性能は90℃において30分間の炉硬化を行った接合部
の最終強度に非常に近いことが判る。しかしながら、R
F接合の処理時間は炉硬化工程よりも数桁短くなる。ア
シュランドケミカル社製PG−2 2成分エポキシも
しくはPG−65002成分ウレタンにより接着された
ラップシェア接合部について同様な性能を観察し、その
データを表3に示す。
接着剤Fusor320/322により接着させ電界で
硬化させたSMC−EGS,SMC−SMC及びSMC
−E−EGS接合部及び炉硬化SMC−EGS接合部の
接着強度を図6に示す。誘電接着された試料のおよそ3
0秒の総サイクル時間(加熱時間+保持時間)後の接着
性能は90℃において30分間の炉硬化を行った接合部
の最終強度に非常に近いことが判る。しかしながら、R
F接合の処理時間は炉硬化工程よりも数桁短くなる。ア
シュランドケミカル社製PG−2 2成分エポキシも
しくはPG−65002成分ウレタンにより接着された
ラップシェア接合部について同様な性能を観察し、その
データを表3に示す。
【0051】
【表3】
P
F接着接合部の接着強度──────────────
────────────────────── 被
接合物 接着剤
強度(MPa) 破損モー
ド────────────────────────
──────────── EGS/SMC
PG−6500 4
.97±0.35 SMCファイバ引裂
EGS/SMC FUSOR 320/
322 5.34±0.42
SMCファイバ引裂 EGS/SMC
PG−2 5.
19±0.44 SMCファイバ引裂 E
−EGS/SMC PG−6500
5.12±0.59
SMCファイバ引裂 E−EGS/SMC
PG−2 5.7
4±0.17 SMCファイバ引裂 E−
EGS/SMC FUSOR 320/32
2 5.59±0.31
SMCファイバ引裂────────────────
────────────────────(1)
これら全ての接合部の調製に20秒RF曝射を使用した
。SMC−EGSパネル間でロードケミカル社製2成分
アクリル接着剤Versilock250/255につ
いてもテストを行った。2成分アクリル接着剤はRF曝
射の元で良好に硬化しSMCパネルに良好に接着したが
、接着した構造はアクリル接着剤と亜鉛被覆間の反応に
より破損した。アクリル接着剤は常温圧延鋼等の亜鉛被
覆の無い表面にしか使用してはならない。
F接着接合部の接着強度──────────────
────────────────────── 被
接合物 接着剤
強度(MPa) 破損モー
ド────────────────────────
──────────── EGS/SMC
PG−6500 4
.97±0.35 SMCファイバ引裂
EGS/SMC FUSOR 320/
322 5.34±0.42
SMCファイバ引裂 EGS/SMC
PG−2 5.
19±0.44 SMCファイバ引裂 E
−EGS/SMC PG−6500
5.12±0.59
SMCファイバ引裂 E−EGS/SMC
PG−2 5.7
4±0.17 SMCファイバ引裂 E−
EGS/SMC FUSOR 320/32
2 5.59±0.31
SMCファイバ引裂────────────────
────────────────────(1)
これら全ての接合部の調製に20秒RF曝射を使用した
。SMC−EGSパネル間でロードケミカル社製2成分
アクリル接着剤Versilock250/255につ
いてもテストを行った。2成分アクリル接着剤はRF曝
射の元で良好に硬化しSMCパネルに良好に接着したが
、接着した構造はアクリル接着剤と亜鉛被覆間の反応に
より破損した。アクリル接着剤は常温圧延鋼等の亜鉛被
覆の無い表面にしか使用してはならない。
【0052】これらの環境硬化接着剤は最小処理強度に
達するのに通常およそ20〜30分を要する。RF接合
に2成分接着剤を使用する利点は、RF曝射後の周囲温
度で硬化が継続して完了することである。RF誘電加熱
は最初に硬化を促進させて、自動車組立工程のサイクル
時間内で接合部に充分な処理強度を与えるのに使用する
ことができる。表3から判るように、RF電界内で20
秒の曝射を行うことによりこれらの接合部にかなりの強
度が得られる。
達するのに通常およそ20〜30分を要する。RF接合
に2成分接着剤を使用する利点は、RF曝射後の周囲温
度で硬化が継続して完了することである。RF誘電加熱
は最初に硬化を促進させて、自動車組立工程のサイクル
時間内で接合部に充分な処理強度を与えるのに使用する
ことができる。表3から判るように、RF電界内で20
秒の曝射を行うことによりこれらの接合部にかなりの強
度が得られる。
【0053】赤外(IR)スペクトル及びDSCにより
2成分エポキシ材、Fusor320/322及びPG
−2、の反応度についても調べた。周囲硬化、RF硬化
及び炉硬化エポキシ接着剤間でIRスペクトルのはっき
りした違いは見られなかった。周囲硬化、RF硬化及び
炉硬化試料は理想に近い熱特性及びガラス遷移温度Tg
を有し、これらの接着剤の反応度や架橋密度が類似して
いることを示す。従って、RF接合工程の後で達成され
る熱硬化エポキシ材の架橋密度は従来の硬化工程による
ものとあまり異らない。
2成分エポキシ材、Fusor320/322及びPG
−2、の反応度についても調べた。周囲硬化、RF硬化
及び炉硬化エポキシ接着剤間でIRスペクトルのはっき
りした違いは見られなかった。周囲硬化、RF硬化及び
炉硬化試料は理想に近い熱特性及びガラス遷移温度Tg
を有し、これらの接着剤の反応度や架橋密度が類似して
いることを示す。従って、RF接合工程の後で達成され
る熱硬化エポキシ材の架橋密度は従来の硬化工程による
ものとあまり異らない。
【0054】例3:一般的に使用されているもう1クラ
スの自動車の合成材は樹脂トランスファー成形(RTM
)により処理されるファイバグラス補強ビニルエステル
樹脂である。25.4mm×25.4mm(1″×1″
)RTM−EGSラップシェア接合部の接合強度データ
を表4に示す。
スの自動車の合成材は樹脂トランスファー成形(RTM
)により処理されるファイバグラス補強ビニルエステル
樹脂である。25.4mm×25.4mm(1″×1″
)RTM−EGSラップシェア接合部の接合強度データ
を表4に示す。
【0055】
【表4】
P
F接着接合部の接合強度──────────────
────────────────────── 被
接合材 接着剤
強度 (MPa) 破損モー
ド────────────────────────
──────────── EGS/RTM
FUSOR 320/322 7
.42±0.45 RTM部分界面 E
−EGS/RTM FUSOR 320/3
22 7.91±0.62
RTM部分界面────────────────
────────────────────(1)
これら全ての接合部の調製に20秒のRF曝射を使用し
た。
F接着接合部の接合強度──────────────
────────────────────── 被
接合材 接着剤
強度 (MPa) 破損モー
ド────────────────────────
──────────── EGS/RTM
FUSOR 320/322 7
.42±0.45 RTM部分界面 E
−EGS/RTM FUSOR 320/3
22 7.91±0.62
RTM部分界面────────────────
────────────────────(1)
これら全ての接合部の調製に20秒のRF曝射を使用し
た。
【0056】RTM材の合成材強度が向上するためRT
M−EGS接合の接合強度はSMC−EGS接合よりも
遙かに高い。これらの接合部の破損モードは恐らくは主
としてRTM処理中に使用されるプロファイリング剤に
よるRTMクーポン内の部分界面破損である。
M−EGS接合の接合強度はSMC−EGS接合よりも
遙かに高い。これらの接合部の破損モードは恐らくは主
としてRTM処理中に使用されるプロファイリング剤に
よるRTMクーポン内の部分界面破損である。
【0057】Fusor320/322 2成分接着
剤の混合比の関数としてのRF硬化接合強度を図7に示
す。A成分はエポキシもしくはポリオール樹脂を示し、
B成分はアミンもしくはイソシアネート架橋剤である。 1.0の混合比はメーカが推める比率であり、1.1も
しくは0.9の混合比は樹脂もしくは架橋剤がそれぞれ
10%多いことを示す。混合比が1.1〜0.9以上変
化しない限り、接合強度は混合比とは無関係であること
が判る。しかしながら、架橋剤が多くなり過ぎると最終
接合強度は低下する。架橋剤が多過ぎて材料が非常に軟
かくなると破損モードは接着剤層内の粘着破損へ変化す
る。一方、接着剤への樹脂の混合量が多過ぎると、接合
係数は実際には大きくなるが破損位置は金属/接着剤界
面の接着破損へと変化する。従って、最適接合性能とす
るには、2成分材料の混合比はメーカの推奨値の±10
%以内に維持しなければならない。
剤の混合比の関数としてのRF硬化接合強度を図7に示
す。A成分はエポキシもしくはポリオール樹脂を示し、
B成分はアミンもしくはイソシアネート架橋剤である。 1.0の混合比はメーカが推める比率であり、1.1も
しくは0.9の混合比は樹脂もしくは架橋剤がそれぞれ
10%多いことを示す。混合比が1.1〜0.9以上変
化しない限り、接合強度は混合比とは無関係であること
が判る。しかしながら、架橋剤が多くなり過ぎると最終
接合強度は低下する。架橋剤が多過ぎて材料が非常に軟
かくなると破損モードは接着剤層内の粘着破損へ変化す
る。一方、接着剤への樹脂の混合量が多過ぎると、接合
係数は実際には大きくなるが破損位置は金属/接着剤界
面の接着破損へと変化する。従って、最適接合性能とす
るには、2成分材料の混合比はメーカの推奨値の±10
%以内に維持しなければならない。
【0058】例4:合成材構造を含油鋼板へ接合させる
ことは従来の接着剤接合技術では一般的に望ましくない
ものと考えられているが、多くの自動車製造工程では回
避できないことである。鋼の油汚染に対するRF接合工
程の感度を調べるために、鋼クーポン表面上のスタンプ
オイル量を調整して行ったSMC−EGS接合部の接合
性能の評価を行った。図8に示すように、RF誘電加熱
接合部の強度は鋼表面上の少量のスタンプオイルには左
右されない。一方、周囲硬化接合部の性能はスタンプオ
イルにより著しく低下する。強いRF電界による高速加
熱は接合強度を高める効果を有する。接合強度が高まる
正確な理由は判らないが、オイルが鋼接着界面で変位す
るかもしくは接着剤層内へ吸収されるためと理論ずけさ
れている。
ことは従来の接着剤接合技術では一般的に望ましくない
ものと考えられているが、多くの自動車製造工程では回
避できないことである。鋼の油汚染に対するRF接合工
程の感度を調べるために、鋼クーポン表面上のスタンプ
オイル量を調整して行ったSMC−EGS接合部の接合
性能の評価を行った。図8に示すように、RF誘電加熱
接合部の強度は鋼表面上の少量のスタンプオイルには左
右されない。一方、周囲硬化接合部の性能はスタンプオ
イルにより著しく低下する。強いRF電界による高速加
熱は接合強度を高める効果を有する。接合強度が高まる
正確な理由は判らないが、オイルが鋼接着界面で変位す
るかもしくは接着剤層内へ吸収されるためと理論ずけさ
れている。
【0059】例5:被覆鋼に対するSMC合成パネルの
接合についても評価を行った。適切に調製された有機コ
ーティングの水性分散を入れた槽に通しながら鋼に電位
を加えて製造した電着(E−コート)鋼について特に評
価を行った。有機コーティングは鋼上に均一に堆積され
鋼の腐蝕を防止する。電着工程は自動車の製造組立にお
いて広く使用されている。
接合についても評価を行った。適切に調製された有機コ
ーティングの水性分散を入れた槽に通しながら鋼に電位
を加えて製造した電着(E−コート)鋼について特に評
価を行った。有機コーティングは鋼上に均一に堆積され
鋼の腐蝕を防止する。電着工程は自動車の製造組立にお
いて広く使用されている。
【0060】鋼表面上の架橋度の高いコーティングによ
り、鋼の熱損失が低減されて誘電加熱の効率が向上する
ことが判った。コーティングは優れたプライマすなわち
表面前処理として作用して接着接合部の接合強度が向上
する。他のコーティング、例えば、ペンキ、プライマ及
びリン酸塩やセラミック等の無機変換コーティングを使
用して誘電接合組立体に対する適切な表面処理を行うこ
ともできる。従って、RF接着接合工程は鋼を被覆する
前もしくは後で行うことができる。
り、鋼の熱損失が低減されて誘電加熱の効率が向上する
ことが判った。コーティングは優れたプライマすなわち
表面前処理として作用して接着接合部の接合強度が向上
する。他のコーティング、例えば、ペンキ、プライマ及
びリン酸塩やセラミック等の無機変換コーティングを使
用して誘電接合組立体に対する適切な表面処理を行うこ
ともできる。従って、RF接着接合工程は鋼を被覆する
前もしくは後で行うことができる。
【0061】例6:また、接合部全体を後に製造工程で
硬化させれば、嵌合面の大きい接合部の一部もしくは局
部硬化により接合部全体の接合強度が影響されることが
ないことも判った。これは、嵌合面の比較的小さい領域
を選択的に硬化させて行われる。この種の短時間小領域
RF誘電加熱はパネルをフレームに固定させるのに有用
である。固定とはパネルとフレーム間で接着剤嵌合面の
一部を硬化させることによりパネルをフレームへ取りつ
けることである。固定の一例を図9に示す。非導電性パ
ネル30が金属フレーム32へ接着される。誘電加熱可
能な接着剤ビード34がパネル30とフレーム32間に
配置される。パネル30は(図示せぬ)プレスにより一
時的に保持することができる。電極36がパネル30に
重畳されビード34に沿って配置される。電極36がR
F発生器38の一端に取り付けられる。フレーム32が
発生器38の接地端子に接続される。10〜100MH
zの電界が電極36及びフレーム32に印加される。電
界により電極36とフレーム32間の接着剤の局部領域
40内に誘電加熱が誘起される。このヒートスポットに
より局部領域40内の接着剤が硬化され、パネル30を
フレーム32に保持するのに充分である。
硬化させれば、嵌合面の大きい接合部の一部もしくは局
部硬化により接合部全体の接合強度が影響されることが
ないことも判った。これは、嵌合面の比較的小さい領域
を選択的に硬化させて行われる。この種の短時間小領域
RF誘電加熱はパネルをフレームに固定させるのに有用
である。固定とはパネルとフレーム間で接着剤嵌合面の
一部を硬化させることによりパネルをフレームへ取りつ
けることである。固定の一例を図9に示す。非導電性パ
ネル30が金属フレーム32へ接着される。誘電加熱可
能な接着剤ビード34がパネル30とフレーム32間に
配置される。パネル30は(図示せぬ)プレスにより一
時的に保持することができる。電極36がパネル30に
重畳されビード34に沿って配置される。電極36がR
F発生器38の一端に取り付けられる。フレーム32が
発生器38の接地端子に接続される。10〜100MH
zの電界が電極36及びフレーム32に印加される。電
界により電極36とフレーム32間の接着剤の局部領域
40内に誘電加熱が誘起される。このヒートスポットに
より局部領域40内の接着剤が硬化され、パネル30を
フレーム32に保持するのに充分である。
【0062】固定は、後に完全硬化を行える場合に、パ
ネルをフレームに迅速に取り付けるのに有用である。S
MCアウターボディパネルをメタルフレームに接合させ
る場合、ボディパネルは組立工程においてフレームへ固
定することができる。固定により車輌ボディを組立てた
後、塗装を行って炉に入れ塗装及び任意の未硬化接着剤
を硬化させる。同じ接着剤が周囲硬化により許容接合強
度まで硬化できる。
ネルをフレームに迅速に取り付けるのに有用である。S
MCアウターボディパネルをメタルフレームに接合させ
る場合、ボディパネルは組立工程においてフレームへ固
定することができる。固定により車輌ボディを組立てた
後、塗装を行って炉に入れ塗装及び任意の未硬化接着剤
を硬化させる。同じ接着剤が周囲硬化により許容接合強
度まで硬化できる。
【0063】例7:本発明の方法によりフェンダー等の
大型合成パネルをメタルフレームに接合させる場合、合
成パネルに重畳する外部電極は交流電界の硬化波長の1
/15よりも波長が長くなる傾向がある。ここに参照と
して組み入れられているEPO特許第0,339,49
3号及び第0,339,494号には1個の細長電極に
よる不均一加熱が開示されている。EPO特許では複数
個の近接配置電極によりこの不均一加熱を克服している
。これにより、隣接電極間スペースで接着剤が幾分不均
一に加熱されるだけでなく、誘電加熱器のコスト及び複
雑さが増す。
大型合成パネルをメタルフレームに接合させる場合、合
成パネルに重畳する外部電極は交流電界の硬化波長の1
/15よりも波長が長くなる傾向がある。ここに参照と
して組み入れられているEPO特許第0,339,49
3号及び第0,339,494号には1個の細長電極に
よる不均一加熱が開示されている。EPO特許では複数
個の近接配置電極によりこの不均一加熱を克服している
。これにより、隣接電極間スペースで接着剤が幾分不均
一に加熱されるだけでなく、誘電加熱器のコスト及び複
雑さが増す。
【0064】次の理論に拘束するつもりではないが、不
均一加熱問題は外部電極に生じる定在波により生じるも
のと思われる。電極にRF電界を印加すると、電界は電
極の長さに沿って進行して終端で反射される。反射電界
は印加電界から位相が偏位しており、干渉パターンすな
わちゼロ領域及びピーク領域を有する定在波が生成され
る。これらのゼロ及びピーク領域により接着剤内にそれ
ぞれコールド及びホットスポットが生じる。これらの定
在波を低減するために、電極に加えるプレート電流を脈
動させることができる。
均一加熱問題は外部電極に生じる定在波により生じるも
のと思われる。電極にRF電界を印加すると、電界は電
極の長さに沿って進行して終端で反射される。反射電界
は印加電界から位相が偏位しており、干渉パターンすな
わちゼロ領域及びピーク領域を有する定在波が生成され
る。これらのゼロ及びピーク領域により接着剤内にそれ
ぞれコールド及びホットスポットが生じる。これらの定
在波を低減するために、電極に加えるプレート電流を脈
動させることができる。
【0065】図10〜図13はパルスRF電界を使用し
て大型SMCパネル50をEGSフレーム57へ接合す
る様子を示す。嵌合面に沿って接着剤ビード54が施さ
れる。電極58がパネル50へ重畳される。電極58は
交番電界の波長の1/15よりも長い。27.2MHz
を使用する場合、波長は1,102cm(434インチ
)となる。およそ73.7cm(29インチ)よりも長
い電極に対して定在波すなわち不均一加熱が予期される
。不均一加熱を回避するために、電極58及びフレーム
52へ印加されるRF電界は図11のパルスユニット6
0を使用して脈動される。
て大型SMCパネル50をEGSフレーム57へ接合す
る様子を示す。嵌合面に沿って接着剤ビード54が施さ
れる。電極58がパネル50へ重畳される。電極58は
交番電界の波長の1/15よりも長い。27.2MHz
を使用する場合、波長は1,102cm(434インチ
)となる。およそ73.7cm(29インチ)よりも長
い電極に対して定在波すなわち不均一加熱が予期される
。不均一加熱を回避するために、電極58及びフレーム
52へ印加されるRF電界は図11のパルスユニット6
0を使用して脈動される。
【0066】使用するパルスユニットは任意タイプの標
準パルス発生器とすることができる。1986年、ナシ
ョナル セミコンダクタ刊“Linear App
lication handbook”の第262頁
に示され、ここに参照として組み入れた、可変デューテ
ィサイクルパルスユニットが好ましい。RF発生器56
は発振器63により発生する電界の電圧、電流及び周波
数を制御する制御回路62を含んでいる。制御回路62
は前記市販のRF発生器に含まれるタイプである。制御
回路62は固体スイッチリレー61に取り付けられる。 リレー61はパルス回路60に取り付けられる。コンパ
レタ64がリレー61の正端子に接続される。コンパレ
タ64の出力はコンデンサ66へ接続される。コンデン
サ66には別々の充放電径路が設けられている。抵抗器
72及びダイオード68を通る一方の径路がコンデンサ
66を充電してパルス幅を設定する。抵抗器74及びダ
イオード70を通る他方の径路がコンデンサ66を放電
させてパルス間の時間を設定する。抵抗器74を変える
ことにより、パルス間周波数に影響を及ぼすことなくパ
ルス間時間を変えることができる。両抵抗器72,74
により発生器56の周波数が変えられる。しかしながら
、発生器56は10〜100MHzの任意所望の周波数
へ同調させることができる。
準パルス発生器とすることができる。1986年、ナシ
ョナル セミコンダクタ刊“Linear App
lication handbook”の第262頁
に示され、ここに参照として組み入れた、可変デューテ
ィサイクルパルスユニットが好ましい。RF発生器56
は発振器63により発生する電界の電圧、電流及び周波
数を制御する制御回路62を含んでいる。制御回路62
は前記市販のRF発生器に含まれるタイプである。制御
回路62は固体スイッチリレー61に取り付けられる。 リレー61はパルス回路60に取り付けられる。コンパ
レタ64がリレー61の正端子に接続される。コンパレ
タ64の出力はコンデンサ66へ接続される。コンデン
サ66には別々の充放電径路が設けられている。抵抗器
72及びダイオード68を通る一方の径路がコンデンサ
66を充電してパルス幅を設定する。抵抗器74及びダ
イオード70を通る他方の径路がコンデンサ66を放電
させてパルス間の時間を設定する。抵抗器74を変える
ことにより、パルス間周波数に影響を及ぼすことなくパ
ルス間時間を変えることができる。両抵抗器72,74
により発生器56の周波数が変えられる。しかしながら
、発生器56は10〜100MHzの任意所望の周波数
へ同調させることができる。
【0067】パルス化により定在波は解消されないが、
各パルスにより定在波のゼロ及びピーク領域の物理的位
置が変えられる。電極の長さに沿って発生する定在波の
3つのグラフを図13に示す。パルス1は100でピー
クとなり102でゼロとなる。パルス2は電極に新しい
電界を生じる。パルス2により生じる定在波は104で
ピークとなり106でゼロとなる。次の理論に拘束する
つもりはないが、電極内に交流電界が生じるたびに、初
期電圧は最大正電圧及び負印加電圧間の任意の電圧とす
ることができるものと思われる。この初期電圧は本質的
に任意であるため、各パルスにより電極に沿って本質的
に任意の定在波分布が生じる。個別の各定在波は正弦状
であり電極に沿ってピークとゼロ領域が生じるが、これ
らのピーク及びゼロ領域位置は実施例で使用するパルス
周波数で本質的に任意に発生することができる。ピーク
及びゼロ領域は一般的に誘電加熱される接着剤に沿った
ホット及びコールドスポットに関連している。
各パルスにより定在波のゼロ及びピーク領域の物理的位
置が変えられる。電極の長さに沿って発生する定在波の
3つのグラフを図13に示す。パルス1は100でピー
クとなり102でゼロとなる。パルス2は電極に新しい
電界を生じる。パルス2により生じる定在波は104で
ピークとなり106でゼロとなる。次の理論に拘束する
つもりはないが、電極内に交流電界が生じるたびに、初
期電圧は最大正電圧及び負印加電圧間の任意の電圧とす
ることができるものと思われる。この初期電圧は本質的
に任意であるため、各パルスにより電極に沿って本質的
に任意の定在波分布が生じる。個別の各定在波は正弦状
であり電極に沿ってピークとゼロ領域が生じるが、これ
らのピーク及びゼロ領域位置は実施例で使用するパルス
周波数で本質的に任意に発生することができる。ピーク
及びゼロ領域は一般的に誘電加熱される接着剤に沿った
ホット及びコールドスポットに関連している。
【0068】例8:図11に示すパルス回路は交互にR
F電界を印加し除去する。電界の印加により接着剤が加
熱し、電界を除去することにより誘電加熱が停止する。 RF電界は1,000〜30,000Vの比較的高電圧
であるため、電界を脈動させるリレーは大型となる。こ
れらのリレーは慣性が大きく、およそ50Hzよりも高
速のパルスレートを生成することは困難である。これに
より電界は各パルスの80%以下に制限され、誘電加熱
の生じない時間が20%以上となることを意味する。誘
電加熱速度を高めるために、図11に示すパルス回路を
図14に示す2個のRF発生器間のスイッチング回路と
して働くように容易に修正することができる。RF発生
器100が電極106の一方側に取り付けられ、RF発
生器102が電極106の反対側に取り付けられている
。図11に示すパルス回路に似たスイッチング回路10
4がRF発生器100,102に接続されている。RF
電界を脈動させるのではなく、スイッチング回路104
がRF発生器100及び102間で交番して電極106
とフレーム108の間で100%の時間RF電界を維持
する。誘電加熱サイクル中接着剤は連続的に加熱される
。
F電界を印加し除去する。電界の印加により接着剤が加
熱し、電界を除去することにより誘電加熱が停止する。 RF電界は1,000〜30,000Vの比較的高電圧
であるため、電界を脈動させるリレーは大型となる。こ
れらのリレーは慣性が大きく、およそ50Hzよりも高
速のパルスレートを生成することは困難である。これに
より電界は各パルスの80%以下に制限され、誘電加熱
の生じない時間が20%以上となることを意味する。誘
電加熱速度を高めるために、図11に示すパルス回路を
図14に示す2個のRF発生器間のスイッチング回路と
して働くように容易に修正することができる。RF発生
器100が電極106の一方側に取り付けられ、RF発
生器102が電極106の反対側に取り付けられている
。図11に示すパルス回路に似たスイッチング回路10
4がRF発生器100,102に接続されている。RF
電界を脈動させるのではなく、スイッチング回路104
がRF発生器100及び102間で交番して電極106
とフレーム108の間で100%の時間RF電界を維持
する。誘電加熱サイクル中接着剤は連続的に加熱される
。
【0069】例9:接合組立体に印加されるRF電界に
より誘電接着剤中に電流が通される。この電流はプレー
ト電流と呼ばれ、一方の電極から他方へ流れる電流量を
示す。時間に対するプレート電流及び接着剤粘度のグラ
フを図15に示す。RF電界を印加する前は、接着剤の
粘度は中間値を示す。RF電界を印加すると、接着剤は
加熱され粘度が低下する。接着剤の粘度が低下すると、
プレート電流が増加する。これはイオン及び極性種の内
部移動抵抗が低下するためと思われる。接着剤をさらに
加熱すると、分子間の架橋が開始される。接着剤が固化
するまで架橋により粘度が高くなる。接着剤の粘度が高
くなると、イオン及び極性種の移動度が低下してプレー
ト電流が低減する。
より誘電接着剤中に電流が通される。この電流はプレー
ト電流と呼ばれ、一方の電極から他方へ流れる電流量を
示す。時間に対するプレート電流及び接着剤粘度のグラ
フを図15に示す。RF電界を印加する前は、接着剤の
粘度は中間値を示す。RF電界を印加すると、接着剤は
加熱され粘度が低下する。接着剤の粘度が低下すると、
プレート電流が増加する。これはイオン及び極性種の内
部移動抵抗が低下するためと思われる。接着剤をさらに
加熱すると、分子間の架橋が開始される。接着剤が固化
するまで架橋により粘度が高くなる。接着剤の粘度が高
くなると、イオン及び極性種の移動度が低下してプレー
ト電流が低減する。
【0070】プレート電流を使用して誘電加熱中の接着
剤の硬化量を監視することができる。接着剤が最終硬化
状態に近ずくと、プレート電流は閾値76以下に降下す
る。この閾値は接着剤の種類、接着厚、接合部形状、非
導電性部材の誘電特性、その他により変動する。各応用
についてユニークな閾値を定めなければならないが、こ
の閾値を使用してRF発生器のスイッチオフを制御する
ことができる。
剤の硬化量を監視することができる。接着剤が最終硬化
状態に近ずくと、プレート電流は閾値76以下に降下す
る。この閾値は接着剤の種類、接着厚、接合部形状、非
導電性部材の誘電特性、その他により変動する。各応用
についてユニークな閾値を定めなければならないが、こ
の閾値を使用してRF発生器のスイッチオフを制御する
ことができる。
【0071】プレート電流を使用してRF発生器を監視
制御する回路例が1986年、ナショナル セミコン
ダクタ刊“Linear Application
handbook”の第257頁に記載されており、
ここに参照として組み入れられている。
制御する回路例が1986年、ナショナル セミコン
ダクタ刊“Linear Application
handbook”の第257頁に記載されており、
ここに参照として組み入れられている。
【0072】RF発生器200はプレート電流計202
、電源204、発振器206及び制御回路208を含ん
でいる。制御回路208はRF発生器200の低電圧部
であり発振器206の生成する電界の電圧、電流及び周
波数を制御する。RF発生器200は前記した市販の発
生器とすることができる。遮断回路210が制御回路2
08を介してRF発生器200に接続されている。固体
リレーが閾値に達した時に電流を遮断する。コンパレタ
214がリレー212の正端子に接続されている。コン
パレタ210もプレート電流計202に接続されている
。可変抵抗器216がコンパレタ214へ可調整基準電
圧Vref を供給する。入力電圧Vinはプレート電
流に比例する。プレート電流が低減すると、Vinも低
下する。プレート電流が閾値に等しい場合にはVref
はVinに等しく調整される。プレート電流が閾値に
等しいと、VinはVref に等しくなりリレー21
2は制御回路208に信号を与えて電界を遮断させる。 閾値に基いて電流印加を制御することができる多くの回
路がある。これは電流遮断の一例にすぎない。
、電源204、発振器206及び制御回路208を含ん
でいる。制御回路208はRF発生器200の低電圧部
であり発振器206の生成する電界の電圧、電流及び周
波数を制御する。RF発生器200は前記した市販の発
生器とすることができる。遮断回路210が制御回路2
08を介してRF発生器200に接続されている。固体
リレーが閾値に達した時に電流を遮断する。コンパレタ
214がリレー212の正端子に接続されている。コン
パレタ210もプレート電流計202に接続されている
。可変抵抗器216がコンパレタ214へ可調整基準電
圧Vref を供給する。入力電圧Vinはプレート電
流に比例する。プレート電流が低減すると、Vinも低
下する。プレート電流が閾値に等しい場合にはVref
はVinに等しく調整される。プレート電流が閾値に
等しいと、VinはVref に等しくなりリレー21
2は制御回路208に信号を与えて電界を遮断させる。 閾値に基いて電流印加を制御することができる多くの回
路がある。これは電流遮断の一例にすぎない。
【0073】制約されない例として、本発明の方法及び
装置を使用して非導電性部材を導電性部材に付着させる
ことができる。このような例として、プラスチックボデ
ィパネル、内外装トリム部品、窓ガラス、ホース、及び
合成弁カバー及びオイルパン等のエンジン部品が含まれ
る。
装置を使用して非導電性部材を導電性部材に付着させる
ことができる。このような例として、プラスチックボデ
ィパネル、内外装トリム部品、窓ガラス、ホース、及び
合成弁カバー及びオイルパン等のエンジン部品が含まれ
る。
【0074】接着剤の加熱量及び温度上昇は慎重に制御
してパネルやコーティングの損傷を回避することができ
る。本発明により接着剤の硬化状態も監視できるため、
精密な加熱量だけが加えられる。接着剤の粘度、接合厚
及び/もしくは幅、もしくは接合領域に対する外部電極
の位置等の接着接合部の変動は全て接着剤の誘電加熱に
影響を及ぼす。プレート電流が所定の電流閾値に達する
までRF電界を維持することにより、これらの変動を償
って接着接合部が適切に硬化される。
してパネルやコーティングの損傷を回避することができ
る。本発明により接着剤の硬化状態も監視できるため、
精密な加熱量だけが加えられる。接着剤の粘度、接合厚
及び/もしくは幅、もしくは接合領域に対する外部電極
の位置等の接着接合部の変動は全て接着剤の誘電加熱に
影響を及ぼす。プレート電流が所定の電流閾値に達する
までRF電界を維持することにより、これらの変動を償
って接着接合部が適切に硬化される。
【0075】代表例について本発明を説明してきたが、
同業者ならば特許請求の範囲に定められた発明の範囲内
で前記方法及び装置に対してさまざまな変更を加えられ
ることは自明である。
同業者ならば特許請求の範囲に定められた発明の範囲内
で前記方法及び装置に対してさまざまな変更を加えられ
ることは自明である。
【図1】電気的に励起中の熱硬化材の略図。
【図2】誘電損失対電界周波数のグラフを示す図。
【図3】電界を加えて非導電性部材を接着接合させる略
等価回路図。
等価回路図。
【図4】合成パネルと金属部材のRF誘電加熱の略図。
【図5】誘電加熱接合に対する接合強度対時間のグラフ
を示す図。
を示す図。
【図6】炉硬化及び誘電加熱硬化に対する2成分接着接
合の接合強度グラフを示す図。
合の接合強度グラフを示す図。
【図7】2成分エポキシ接着剤のさまざまな混合比に対
する接合強度グラフを示す図。
する接合強度グラフを示す図。
【図8】RF誘電加熱接合及び周囲硬化接合に対する接
合強度対スタンプオイル%のグラフを示す図。
合強度対スタンプオイル%のグラフを示す図。
【図9】固定に使用するRF加熱器の略図。
【図10】細長電極を使用してメタルフレームへ接合さ
れる非導電性パネルの分解図。
れる非導電性パネルの分解図。
【図11】RF誘電加熱組立体に取り付けるパルス化回
路の回路図。
路の回路図。
【図12】図11の12−12線に沿ったRF組立体の
詳細断面図。
詳細断面図。
【図13】パルス化RF電界のグラフを示す図。
【図14】2個のRF発生器を有するRF誘電加熱器の
略図。
略図。
【図15】プレート電流及び接着剤粘度対RF電界印加
時間のグラフを示す図。
時間のグラフを示す図。
【図16】RF誘電加熱組立体に取り付ける遮断回路の
回路図。
回路図。
2 無線周波誘電加熱器
4 電極
6 RF発生器
8 熱硬化性接着剤
10 永久誘電ダイポール
12 イオン種
20 電極
22 発生器
24 EGS部材
26 ニューマチックプレス
27 エポキシ接着剤
28 SMC合成パネル
29 SMC−EGS接合組立体
30 非導電性パネル
32 メタルフレーム
34 接着剤ビード
36 電極
38 RF発生器
40 局部領域
50 大型SMCパネル
52 フレーム
54 接着剤ビード
56 RF発生器
57 EGSフレーム
58 電極
60 パルスユニット
61 リレー
62 制御回路
64 コンパレタ
66 コンデンサ
68 ダイオード
70 ダイオード
72 抵抗器
74 抵抗器
100 RF発生器
102 RF発生器
104 スイッチング回路
106 電極
108 フレーム
200 RF発生器
202 プレート電流計
204 電源
206 発振器
208 制御回路
210 遮断回路
212 リレー
214 コンパレタ
216 抵抗器
218 抵抗器
220 抵抗器
222 コンデンサ
224 抵抗器
Claims (36)
- 【請求項1】 非導電性部材を導電性部材へ接合する
方法において、該方法は次のステップ、すなわち、前記
導電性及び非導電性部材の嵌合面間へ接着剤を施し、前
記嵌合面を重畳する前記非導電性部材に隣接して電極を
配置し、前記電極と前記導電性部材との間に前記接着剤
を硬化させるのに充分な高周波電界を印加する、ことか
らなる接合方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の方法において、前記導
電性及び非導電性部材は前記電界を印加する前に互いに
帯電される接合方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の方法において、前記導
電性部材は金属である、接合方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の方法において、前記導
電性部材は綱、アルミニウム、銅、真鍮等の群からなる
、接合方法。 - 【請求項5】 請求項1記載の方法において、前記非
導電性部材はプラスチックである、接合方法。 - 【請求項6】 請求項9記載の方法において、前記プ
ラスチックはSMC,FRP,RIM等の群からなる、
接合方法。 - 【請求項7】 請求項1記載の方法において、前記非
導電性部材はガラスである、接合方法。 - 【請求項8】 請求項1記載の方法において、前記接
着剤は未硬化時に高い比誘電率を有する、接合方法。 - 【請求項9】 請求項1記載の方法において、前記接
着剤は熱硬化性である、接合方法。 - 【請求項10】 請求項9記載の方法において、前記
接着剤は1成分熱硬化接着剤である、接合方法。 - 【請求項11】 請求項9記載の方法において、前記
接着剤は2成分熱硬化接着剤である、接合方法。 - 【請求項12】 請求項10記載の方法において、前
記1成分熱硬化接着剤はエポキシ、ウレタン及びアクリ
接着剤からなる群から選択される、接合方法。 - 【請求項13】 請求項11記載の方法において、前
記2成分熱硬化接着剤はエポキシ、ウレタン及びアクリ
接着剤からなる群から選定される、接合方法。 - 【請求項14】 請求項1記載の方法において、前記
導電性部材には非導電性被覆が施されている、接合方法
。 - 【請求項15】 請求項14記載の方法において、前
記非導電性被覆はエポキシ電着被覆である、接合方法。 - 【請求項16】 請求項1記載の方法において、前記
導電性部材は油膜で被覆されている、接合方法。 - 【請求項17】 請求項1記載の方法において、前記
RF電界は10〜100MHzである、接合方法。 - 【請求項18】 請求項1記載の方法において、前記
RF電界は1000〜30,000Vである、接合方法
。 - 【請求項19】 第1の部材を第2の部材へ接合する
方法において、該方法は次のステップ、すなわち、前記
第1及び第2の部材の嵌合面に接着剤を施し、前記第1
の部材に隣接して第1の電極を配置し前記第2の部材に
隣接して第2の電極を配置し、前記第1及び第2の電極
は前記嵌合面に重畳しており、前記第1及び第2の電極
間に前記接着剤を均一に硬化するのに充分なパルス電界
を印加する、ことからなる接合方法。 - 【請求項20】 請求項19記載の方法において、前
記パルスは1〜50Hz間である、接合方法。 - 【請求項21】 請求項20記載の方法において、前
記各パルスの20〜80%の前記RF電界を印加するこ
とからなる、接合方法。 - 【請求項22】 請求項19記載の方法において、前
記第1の部材は非導電性であり前記第2の部材は導電性
であり、前記第2の部材は前記第2の電極としても作用
する、接合方法。 - 【請求項23】 第1の部材を第2の部材へ接合する
方法において、該方法は次のステップ、すなわち、前記
第1及び第2の部材の嵌合面に接着剤を施し、前記第1
の部材に隣接して第1の電極を配置し前記第2の部材に
隣接して第2の電極を配置し、前記第1及び第2の電極
は前記嵌合面に重畳しており、前記第1及び第2の電極
間に電界を印加し、前記電界は前記第1の電極に沿って
位置が交番し前記接着剤を均一に硬化させるのに充分で
ある、ことからなる接合方法。 - 【請求項24】 請求項23記載の方法において、さ
らに前記第1の電極の両端に取り付けられた2個のRF
発生器間で前記RF電界をスイッチングすることからな
る接合方法。 - 【請求項25】 請求項23記載の方法において、前
記第1の部材は非導電性であり前記第2の部材は導電性
であり、前記第2の部材は前記第2の電極としても作用
する、接合方法。 - 【請求項26】 第1の部材を第2の部材へ接合する
方法において、該方法は次のステップ、すなわち、前記
第1及び第2の部材の嵌合面間に接着剤を塗布し、前記
第1の部材に隣接して第1の電極を配置し前記第2の部
材に隣接して第2の電極を配置し、前記第1及び第2の
電極は前記嵌合面に重畳しており、前記第1及び第2の
電極間に電界を印加し、前記第1及び第2の電極間の電
流を監視して前記接着剤の硬化状態を決定する、ことか
らなる接合方法。 - 【請求項27】 請求項26記載の方法において、さ
らに前記電流の監視ステップの後で、前記電流が所定値
に達する時に前記電界を取り去るステップからなる、接
合方法。 - 【請求項28】 非導電性部材を導電性部材へ接合す
る装置において、該装置は、前記導電性及び非導電性部
材の嵌合面に重畳する電極と、前記電極及び前記導電性
部材間に接続された1個以上のRF発生器を具備し、前
記RF発生器は前記嵌合面間に配置された誘電加熱可能
接着剤を硬化するのに充分なRF電界を印加する、接合
装置。 - 【請求項29】 請求項28記載の装置において、前
記RF電界は10〜100MHz、1000〜30,0
00Vである、接合装置。 - 【請求項30】 第1の部材を第2の部材へ接合する
装置において、該装置は、前記第1の部材に隣接する第
1の電極及び前記第2の部材に隣接する第2の電極であ
って前記第1及び第2の部材の嵌合面に重畳する電極と
、前記第1及び第2の電極間と接続された1個以上のR
F発生器を具備し、前記RF発生器は前記嵌合面間に配
置された誘電加熱可能な接着剤を均一に硬化させるのに
充分なパルスRF電界を供給する、接合装置。 - 【請求項31】 請求項30記載の装置において、前
記各パルスの20〜80%の前記RF電界が印加される
、接合方法。 - 【請求項32】 第1の部材を第2の部材へ接合する
方法において、該方法は、前記第1の部材に隣接する第
1の電極及び前記第2の部材に隣接する第2の電極であ
って前記第1及び第2の部材の嵌合面に重畳する電極と
、前記第1の電極に接続された2個以上のRF発生器で
あってその各々が前記第1の電極の反対端に接続された
端子及び前記第2の電極に接続されたもう一つの端子を
有するRF発生器と、前記RF発生器間のスイッチング
手段であって前記RF発生器間で前記RF電界を交番さ
せ前記RF電界は前記嵌合面間に配置された誘電加熱可
能接着剤を均一に硬化させるのに充分であるスイッチン
グ手段、を具備する接合装置。 - 【請求項33】 請求項32記載の装置において、前
記第1の部材は非導電性であり前記第2の部材は導電性
であり、前記第2の部材は前記第2の電極としても作用
する、接合装置。 - 【請求項34】 第1の部材を第2の部材へ接合する
装置において、該装置は、前記第1の部材に隣接する第
1の電極及び前記第2の部材に隣接する第2の電極であ
って前記第1及び第2の部材の嵌合面に重畳する電極と
、前記第1及び第2の電極間に接続された1個以上のR
F発生器であって前記嵌合面間に配置された誘電加熱可
能接着剤を硬化させるのに充分なRF電界を供給するR
F発生器と、前記第1及び第2の電極間の電流を監視し
て前記接着剤の硬化状態を決定する手段、を具備する接
合装置。 - 【請求項35】 請求項34記載の装置において、さ
らに前記監視手段及び前記RF発生器に接続され、前記
監視手段が所定の電流を感知する時に前記電界を取り去
る信号を前記RF発生器へ与える遮断手段を具備する、
接合装置。 - 【請求項36】 請求項34記載の装置において、前
記第1の部材は非導電性であり前記第2の部材は導電性
であり、前記第2の部材は前記第2の電極としても作用
する、接合装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US63374290A | 1990-12-24 | 1990-12-24 | |
US633742 | 1990-12-24 |
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JPH04277581A true JPH04277581A (ja) | 1992-10-02 |
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JP (1) | JPH04277581A (ja) |
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