JPH0751318B2 - 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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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）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基材の
加工には用いられていなかった。FRP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、鋼板どうしの接着剤によ
る積層体で最も剪断強度が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。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、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基材が、金属基材に変わって、
その占める割合が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。
そこで、本発明はFRP基材またはの接着剤による接着に
おいて、剪断強度が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、少なくとも一方
の被着体を繊維強化プラスチック基材とし、厚さ0.3mm
までのガラスビーズ又は型枠状物品を被着体間に挿入し
て、接着剤により厚さ0.05〜0.3mmの接着層を形成する
ことにより、剪断強度が15.0MPa以上の接着体を得るこ
とを特徴とする繊維強化プラスチック基材の接着方法と
するものである。また、繊維強化プラスチック基材と接
着されるもう一方の被着体は、鉄鋼基材であってもよ
い。
〔作用〕
第１図は本発明の作用を示す図であり、例えば、FRP被
着体どうしを接着剤で接着した場合（接着方法の詳細は
実施例１で詳述されている）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0.05mm〜0.3mmとすることにより、最
大の剪断強化が得られることがわかる。
〔実施例〕
次に、本発明のFRP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160×25×10mm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、両該FRP片材をクリップで挟む
ことにより、100℃,30分の硬化条件で硬化させた。次
に、硬化物について剪断強化試験を行なった。試験機と
してテンシロン（TW-10、オリエンテック株式会社製）
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40％で2t、引張強度を1mm/minおよ
びチャートスピード3mm/minで引張試験を行なった。
上記試験に用いる接着剤組成物には、粒径の明らかなガ
ラスビーズ（No.0.05,0.10,0.20,0.60,1,株式会社東新
理興製）が、目的とする接着層厚さに応じて適宜その粒
径が選択されて、添加されている。
使用したガラスビーズのNo.0.05〜１のビース粒径を表
１に示す。
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10:1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が増し接着層の
厚さを調整することが困難となるのでこのような重量比
を採用した。この添加量比を10:1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が１層となる。
ただし、No.0.05のガラスビーズについては粒径が小さ
くて、この添加量比だと接着層中にガラスビーズが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
してガラズビーズを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１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
ビーズ間に樹脂が充填されていても良い。このように、
ガラスビーズが１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）はガラスビーズより小さく、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No.0.05を樹脂
に対する重量比100:1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No.0.05,0.10,0.20,0.60,1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。
ガラスビーズが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化との関係を図示したのが第１
図である。
第１図には接着層厚さが0.05〜0.3mmであるときに剪断
強度に特に高いピークが現れた。比較のために、鋼板の
接着で一番剪断強度が大きいとされているブラスト鋼板
について上記と同じ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が0.05〜
0.3mmのときに剪断強度の鋭いピークが現れるのに対し
て、ブラスト鋼板の場合は接着層厚さが０に近いほど剪
断強度が高くなるだけで、両者には剪断強度が強くなる
パターンが異なっている。
（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160×25×10mm
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
たのが第３図である。接着層厚さが0.05〜0.3のときに
剪断強度にピークが見られる。
（実施例３） 被着材としてはガラスクロスエポキシ樹脂強度プラスチ
ック（NL-EG-23,日光化成株式会社製）の160×25×10mm
片材とショットブラスト鋼板の160×25×10mm片材とを
用いて実施例１と同じ手法で接着し、接着層厚さと剪断
強度を調べた。その結果を表10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。
以上の実施例１〜３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
ーズが沈降してスペーサーの役目を果たさない場合があ
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が起こらずに接着がうまく
おこなえる。
（実施例４） 次に、スペーサーが型枠状物品である場合の実施例を説
明する。被着剤としてビ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160×25
×10mmの片材を２枚使用し、耐水研磨紙（♯280）で表
面を研磨処理し、一枚の片材の端部に幅5mmで、厚み0.0
5,0.1,0.2,0.06としたテフロンシートを接着した。テフ
ロンシートはナイロンテープ（商品名、ニチアス株式会
社製）を使用した。第７図に示すように、接着されたテ
ープの隣に接着面25mm×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。次いで、もう一方をの辺材を
第８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11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
たのが第５図である。この場合も、ガラスビーズと同様
に接着層厚さ0.05〜0.3mmであるときに最大ピークを有
する剪断強度がえられる。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、碁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ができる。型枠状物品として
は、接着剤層の厚さが、型枠の厚みにより規定されるも
のであれば、どのような形状のものでも構わない。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、ガラスマットを用いる
ことができる。
本発明は、スペーサーが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0.05〜0.3mm
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基材の接着には、接着層の厚さを0.05〜0.3mm
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、ブラスト鋼板どうし
の接着と比較して、遜色のない接着強度が得られた。
【図面の簡単な説明】
第１図，第３図，第４図，第５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６図（ａ）
（ｂ）は本発明のFRP板被着体の接着層の断面を示す
図、第７図は本発明のスペーサーとして型枠状物品を示
す図、第８図は単純重合わせ接合を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも一方の被着体を繊維強化プラス
    チック基材とし、厚さ0.3mmまでのガラスビーズ又は型
    枠状物品を被着体間に挿入して、接着剤により厚さ0.05
    〜0.3mmの接着層を形成することにより、剪断強度が15.
    0MPa以上の接着体を得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. 【請求項２】前記繊維強化プラスチック基材と接着され
    るもう一方の被着体が、鉄鋼基材である請求項１記載の
    繊維強化プラスチック基材の接着方法。
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