JPS58118877A - 金属板補強用の接着性シ−ト - Google Patents

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】 この発明は金属板補強用の接着性シートに関する。

従来、自動車などにおいては、車体鋼板に種々の補強措
置が施されている。たとえば、ルーフ、フェンダ−、フ
ード、トランク、クォーターパネル、ドア部のように比
較的広くて平坦な形状でありながら板厚が薄い外板、に
おいては、構造上外力に対して適度な剛性を具備させる
必要から、金属補強部材からなる内板をスポット溶接や
接着剤により貼り付ける手法がとられている。しかし、
この方法では、金属補強部材の重量が重く、車体の軽量
化に沿って設計された外板の薄板化に逆行し、重量増加
、コストアップになり、さらに取り付は工程が複雑化す
るなどの欠点を有していた。

一方、車体外板の割振と補強を兼ねて、アスファルトゴ
ム、エポキシ樹脂、アクリルＩＨＬ　７−１１ノール樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂などの高分子材料を、外板
の裏面側に相当な厚みでかつ相当な面積にべた塗りする
方法も知られている。この方法では、高分子材料として
引張弾性率が大きくかつ接着力の大へい材料を選定し、
しかもこれを厚く塗布すれば相当大きな補強効果が得ら
れ、また金属補強部材を使用する方法に較べて軽量で工
法も簡便となるなどの利点も得られる。

ところが、その反面引張弾性率ないし接着力の大きい高
分子材料は一般に三次元架橋を行なわせる熱硬化性樹脂
を使用したものがほとんどであり、このような樹脂材料
によると硬化収縮などに起因した硬化後の残留応力によ
って外板に歪み（へこみ）をへえ、車体の面一（つらい
ち）性が悪くなって商品価値を著しく損なうという致命
的な問題があった。

この発明者らは、金属補強部材に較べて有利な熱硬化性
樹脂を用いることを前提として種々の研究を重ねるうち
、熱硬化性樹脂を一層のみで構成したものでは、上述の
各種の問題を解決することが困難であると判断したのに
ついで、すでに、特定のエポキシ樹脂組成物を用いて２
層構造とするとともに、上段側の層にガラス不織布など
からなる補強材を埋設したものを案出したが、これでも
金属板補強用の接着性シートとして完壁化を期せるもの
ではなかった。

発明者らの検討の結果、これは上記補強材の埋設位置に
よるところが大きいことが判明した。つまり、一般に、
上記樹脂層に補強材を埋設するには、補強材の片面ない
し両面に樹脂組成物を塗布ないし含浸させることに゛よ
って達成されるが、その場合この補強材が樹脂材料の収
縮力に抗して金属板に対する補強作用の一役を全うでき
る位置に埋設されている必要があるということである。

この発明は、このような事情に照らして、金属補強部材
に較べて有利な熱硬化性樹脂材料を使用する場合に、こ
の材料の硬化収縮に起因した金属板の歪みを抑えなおか
つ充分に大きな補強効果を得ることができる新規かつ有
用な方法を開発するべく、鋭意検討した結果、見い出さ
れたものである。

すなわち、この発明は、金属板に設けて加熱硬化させた
と争金属板の剛性を向−ヒさせるに充分な樹脂配合組成
にされた第１のエポキシ樹脂組成物ｊ−に、上記同様の
金属板の剛性を向−ヒさせるに不充分な樹脂配合組成に
された第２エポキシ樹脂組△ 酸物層を積層し、かつ第１のエポキシ樹脂組成物層の厚
さ方向の中間位置と、この中間位置を中心とする該厚さ
方向の対称位置とのうちの少なくととして接合力の大へ
いエポキシ樹脂組成物を使用しているが、この種の組成
物はそゐ加熱硬化後の特性が主にその樹脂配合組成、つ
まり樹脂、硬化剤その他の配合成分の種類ないし配合敬
などによって大きく相違する。

この点につき、この発明者らは、車体外板の如き金属板
の剛性を向上させるに充分な樹脂配合組成にしたエポキ
シ樹脂組成物を調製し、これで金属板を補強してみたと
ころ、その補強効果は満足できる反面、樹脂の硬化収縮
に起因した金属板の歪みの問題を免れることはできなか
った。また、逆に金属板の剛性を向上させるに不充分な
樹脂配合組成にしたエポキシ樹脂組成物を調製し、これ
で金属板を補強してみたところ、この場合は樹脂の硬化
収縮に起因した金属板の歪みはほとんど現出してこない
ことが判ったが、当然の如く、金属板の補強という所期
の目的を達しえなかった。

しかるに、この発明は、補強材を埋設しかつ金属板の剛
性を向、トさせるに充分な第１のエポキシ樹脂組成物層
に、金属板の剛性を向上させるに不充分な第２のエポキ
シ樹脂組成物層を積層し、さらに前者の組成物層中の補
強材の埋設位置を特定して、後者の層が金属板に接触す
るように圧着し、加熱硬化させることにより、まず、上
記相反する問題をみごとに克服しえたものである。すな
わち、かかる方法によると、もはや金属板に歪みを生じ
させることがなく、充分な補強効果が得られることにな
る。

４日６南ｈシが 上記第１のエポキシ樹脂組成物層と第２のエポキシ樹脂
組成物、１−とは、硬化後の引張弾性率を異ならせて金
属板の剛性に関辱する性状を付与する方法のほか、硬化
後のガラス転移温度を異ならせて金属板の剛性に関辱す
る性状を何体する方法があり、たとえば前者の方法を導
入すれば、その構成による作用はつぎのようである。

つまり、金属板の剛性を向上させるに充分な配合組成に
された硬化後の引張弾性率の高い（通常３０〜５００１
ｗ／−の）第１のエポキシ樹脂組成物層の歪を、金属板
の剛性を向上させるに不充分な配合組成された硬化後の
引張弾性率の低い（通常０．１〜１５−／−ゆ）第２の
エポキシ樹脂組成物層で緩和させている。したがって、
第１および第２のエポキシ樹脂組成物は勿論のこと、補
強材の埋設位置を適正に選択して設定すれば、ひけ現象
を出現させないようできるが、この選択を誤ると、ひけ
現象が発生するおそれがある。

このため、この発明では、補強材を第１のエポキシ樹脂
組成物層の厚さ方向の中間位１ｕとこの位置の該厚さ方
向の対象位置との少なくともいずれかに埋設する構造に
なっており、これにより補強作用点が厚さ方向で偏在す
ることがなく、加熱硬化後その層内で歪の発生が抑制さ
れることになり、この構造によればもはやひけ現象を現
出するおそれが確実に解消され、しかも金属板の剛性を
向ヒさせることができる。

上記の第１および第２のエポキシ樹脂組成物層は、それ
ぞれ、エポキシ樹脂に加熱活性硬化剤を配合し、さらに
必要に応じて各種の添加剤を加え、これを常法に準じて
未硬化ないし半硬化状態でシート成形することにより形
成できる。このシート成形に当って、エポキシ樹脂の種
類や硬化剤その他の添加剤の種類を適宜設定することに
より、あるいは各成分の配合量を設定するなどして、こ
の発明の前記要件を満足するようにすればよい。この場
合に、第１および第２の層でガラス転移温度に変化を持
たせる場合は、一般に第１のエポキシ樹脂組成物層で約
７０℃以下ヒ、第２のエポキシ樹脂組成物層で約７０℃
以下となるようにするのがよい。

各組成物層の形成に用いられるエポキシ樹脂としては、
通常のグリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、
グリシジルアミン型、線状脂肪族エポキサイド型、脂環
族エポキサイド型などの各種エポキシ樹脂があり、各組
成物層の物性に応じてその１種を単独であるいは２種以
上を組み合せて使用できる。

また、加熱活性硬化剤としては、加熱により硬化作用を
発揮する通常の硬化剤でよく、一般に８０〜２００℃の
温度範囲で活性であれば充分で、たとえば、ジシアンジ
アミド、４・４′−ジアミノジフェニルスルホン、２−
ｎ−ヘプタデシルイミダゾールのようなイミダゾール誘
導体、インフタル酸ジヒドラジド、Ｎ、、Ｎ−ジアルキ
ル尿素誘導体、Ｎ、Ｎ−ジアルキルチオ尿素誘導体など
が用いられる。使用量は、エポキシ樹脂１００重量部に
対して通常１〜１５重量部の割合でよい。

、上記のエポキシ樹脂および硬化剤のほかに、組成物に
シート成形が可能な程度に凝集力を持たせ、またタレ防
止のため、あるいは溶融粘度を下げぬれ性を向上させる
ためなどの目的で各種の添加剤が、必要に応じて用いら
れる。

たとえば、シート成形能を向上させる目的で、ポリビニ
ルブチラフル、ポリアミド、ポリアミド誘導体、ポリエ
ステル、ポリスルホン、ポリケトン、ビスフェノールＡ
とエピクロルヒドリンとより誘導される高分子量のエポ
キシ樹脂などの熱可塑性樹脂、またブタジェン−アクリ
ロニトリル共重合体ないしその誘導体などを配合できる
。これらの使用量は、エポキシ樹脂１００電歇部に対し
て５〜１００重量部程度とするのがよい。

また、組成物のタレ防止の目的で、炭酸カルシウム、タ
ルク、アスベスト、けい酸類、力、−ボンブラック、コ
ロイダルシリカなどの充填剤が用いられる。配合量は、
エポキシ樹脂１００重量部に対して通常１０〜３００重
量部程度とすればよい。

さらに、溶融粘度を下げ、ぬれ性を向上させる目的で、
ブチルグリシジルエーテル、長鎖アルコールのモノグリ
シジルエーテルなどの反応性稀釈剤、ジオクチルフタレ
ートの如きフタル酸系可塑剤、ン トリクやｅホスフェートの如きりん酸系可塑剤などを配
合できる。これらの量は、エポキシ樹脂１００重量部に
対して通盾５〜３０重量部程度とするのがよい。

このようにして形成される第１および第２のエポキシ樹
脂組成物層のなかでもとくに第２のエポキシ樹脂組成物
層は、これが常態で粘着性を有するものであることが望
ましい。これは、金属板に適用する際に加熱硬化前の仮
接（が容易となるからである。もちろん、第１のエポキ
シ樹脂組成物層が同様に粘着性を有してもよい。

また、第１のエポキシ樹脂組成物層に埋設される補強材
としては、ガラス繊維やアスベスト繊維などからなる無
機質繊維布、麻、綿、ナイロン、ポリエステル、ポリプ
ロピレンなどからなる有機質繊維布、ポリエステルフィ
ルムやナイロンフィルムの如きプラスチックフィルム、
クラフト紙の如き紙、ガラス繊維、ポリエステル繊維、
ポリプロピレン繊維などからなる不織布、アルミニウム
、鉄、銅、亜鉛などからなる金属箔などがある。これら
のなかでも含浸性がよく大きな補強効果を得ることがで
きる無機質繊維からなるものが好適であり、とくに好ま
しくはガラス不織布もしくはガラス繊維布（ガラスクロ
ス）である。

上記補強材を埋設するには第１のエポキシ樹脂組成物層
をシート状に成形する際に、各補強材の両面に、エポキ
シ樹脂組成物層を塗布ないし含浸させる手段があるが、
好ましくは補強材をエポキシ樹脂組成物からなる１対の
シート状物でサンドインチ状に挟着する手段や、上記エ
ポキシ樹脂組成物を適宜の手段で塗布ないし含浸させた
ものを複数枚積層する手段がよい。いずれにせよ補強材
が第１のエポキシ樹脂組成物層の厚さ方向の中間位置と
この中間位置を中心とする該厚さ方向の対称位置とのう
ちの少なくともいずれかに埋設された構造にすればよい
。

この発明の接著性シートは、上述の如き樹脂配合組成が
特定された第１のエポキシ樹脂組成物層と樹脂配合組成
集が特定された第２のエポキシ樹脂組成物層とを積層し
一体化させるとともに、−ｈ記第１のエポキシ樹脂組成
物層に埋設した補強材の埋設位置も特定したものである
が、上記の積層一体化はその粘着性を利用して行なって
もよいしあるいは完全に硬化が進まない程度に加熱して
融着させてもよい。このシートの厚みは、金属板の種類
や補強の程度などによって異なるが、一般には第１のエ
ポキシ樹脂組成物層で０，０１〜２０冒の 程度、好適には０．１〜５■、第２エポキシ樹脂組△ 成物層で０．１〜２０諺程度、好適には０．５〜１０諺
で、全体厚みが通常０．２〜４０諺程度で好適には０．
５〜２０■である。

このようにして得られるこの発明の接着性シートの好ま
しき性状としては、常温では実質的に流動せず自己保持
性を有するが全体として高粘度状態となっているもので
ある。このものは可撓性および柔軟性を有し、２５０〜
３００度に折り曲げてもシートの損傷がみられず原状回
復性を有している。したがって、かかる好ましき態様に
よると、形状順応性があるため、被補強材（金属板）が
波状、山形状、四角状、湾曲状などであっても貼着でき
、補強用のシートとしてより有効に応用できる。

この発明の接着性シートを用いて補強するべ住金属板の
代表的なものは、自動車の外板の如き車体鋼板であるが
、このシートはその他各種車輛、洗濯機、テレビ等家電
製品などの一般に薄板とされている金属板に対して広く
適用することができる。

この発明の補強方法は９、上述の如き金属板、たとえば
車体鋼板ではその鋼板の裏面側に、前記接着性シートを
その第２のエポキシ樹脂組成物層側から圧着し、ついで
通常の加熱方法、たとえば熱風循環式の加熱炉、赤外線
加熱炉、高周波誘導加熱炉などを用いて加熱し硬化させ
ることにより達成できるものである。なお、上記加熱硬
化は、自動車製造ラインにおける車体鋼板の塗料焼付工
程で同時に行なうことができる。

この補強方法において、接着性シートとして前述の如く
少なくとも第２のエポキシ樹脂組成物層が粘着性を有し
、また第１のエポキシ樹脂組成物一 層に補強材がその層の厚さ方向の中間位置す中間位置を
中心とした該厚さ方向の対称位置との少な（ともいずれ
かに埋設されたものを使用することにより、それに応じ
た前述の如き特性を発揮できる。

以上、詳述したとおり、この発明によれば、特定のエポ
キシ樹脂組成物を用いた２層構造であって、しかも補強
材の埋設位置を特定した接着性シートを使用し、これを
補強するべき金属板に特定状態に圧着し加熱硬化させる
だけで、大きな補強効果が得られるとともに、上記操作
特番と一金属板に歪みを生じさせることもなく、また施
工が非常に簡便となるなどの効果がもたらされる。

つぎに、この発明の実施例を記載する。以下において、
部とあるは重量部を意味するものとする。

実施例１ エピコート＄８２８（油化シェル社規ビスフェノールＡ
型液状エポキシ樹脂）３５部、エピコート１１００２（
油化シェル社製ビスフェノールＡ型固形エポキシ樹脂）
５０部、バイロン＃５００（東洋紡社製ポリエステル樹
脂）１５部、キュアゾール２ＭＺ−ＡＺＩＮＥ（四国化
成社製エポキシ樹脂用潜在硬化剤）５部、ジシアンジア
ミド（日本カーバイド社製エポキシ樹脂潜在硬化剤）５
部、タルク５０部およびアスベスト粉２部からなるエポ
キシ樹脂組成物を通常のミキシングロールにて混練りし
、第１のエポキシ樹脂組成物を得た。

これを直圧式プレスにて、厚さ０．３■にシート成形し
、さらに補強材としてのガラスマット（日東紡績社製Ｍ
ｃ４４ｓｏ）の両側に上記第１のエポキシ樹脂組成物か
らなるシート状物をラミネートして未硬化状態の第１の
エポキシ樹脂組成物層とした。

また、エピコート＋８７１（油化シェル社製ダイマー酸
変性エポキシ樹脂）８０部、エピコート＃１００２　（
前出）１０部およびハイカーＣＴＢＮ１３００Ｘ８（Ｂ
、Ｆ、グツドリッチ社製ニトリルゴム）１０部を溶解釜
にて溶融混合した。これによって得られた組成物１００
部にキュアゾール２ＭＺ−ＡＺＩＮＥ（前出）５部、ジ
シアンジアミド５部、タルク５０部およびアスベスト粉
３部を配合し、これらを通常のミキシングロールにて混
線すし、得られた組成物を直圧式プレスにてシート状に
成形して、厚さＱ、６ｍからなる未硬化状態の第２のエ
ポキシ樹脂組成物層とした。ついで、第１のエポキシ樹
脂組成物層と第２のエポキシ樹脂組成物層とをラミネー
トして、この発明の接着性シートとした。

この接着性シートを５ｍ巾に切断し、０．７１１１１厚
の鋼板の一側面に第２のエポキシ樹脂組成物層が当接す
るように該シートを圧着したのち、１５０℃の雰囲気中
で６０分間加熱した。接着性シートの硬化後、上記鋼板
のひけ現象は目視により全く認められなかった。さらに
、このようにして補強した鋼板を試験片として、下記の
如き強度試験を行なったところ、最大曲げ応力が３８ｋ
ｆ１５０■巾となり、補強措置をなんら施していない鋼
板単独の曲げ応力が８ｋｇ１５０箇巾であったのに対し
、非財にすぐれた補強効果が得られていることが判った
。

〈強度試験〉 先端間の距離１００ｍで平行に配置させた、先端が曲率
半径５ＩｌｌＩの逆Ｕ字型断面を呈する２枚の垂直平板
（巾５０　ｍ　）を有する支持台で、巾５０■にされた
試験片を水平に支持し、その中央部に上部から曲率半径
１．０■のＵ字型断面を呈する垂直平板（巾５０　ｍ　
）で荷重を加えたときの最大曲げ応力（ｋｇ　／　５０
　ｍ巾）を測定した。

実施例２ エピコート＃８２８　（前出）５０部、エビコー）＋１
００２（前出）５０部、ハイカー＃１０７２（Ｂ、Ｆ、
グツドリッチ社製ニトリルゴム）１０部、ブラタミドＨ
１０３Ｐ（日本リルサン社製共重合ナイロン樹脂）　４
０部、ＤＰハードナー（元利バイオケミカル社製硬化剤
）２部、ジシアンジアミド５部、タルク５０部およびア
スベスト粉２部を通常のミキシングロールにて混練りし
、得られた樹脂塊を直圧式プレスにて０，３鱈厚にシー
ト成形し、これに補強材としてのガラスクロス（日東紡
績社製ＷＥ２２Ｄ１０４）をラミネートしてシート 状物を得た。つぎに、このシート状物２枚をガラ△ スフロスが外側になるように積層して第１のエポキシ樹
脂組成物層とした。

また、アデカＥＰ−４０００（無電化社製エポキシ樹脂
）７５部、エピコート＃１００２（前出）１５部および
ハイカーＣＴＢＮ１３００Ｘ８（前出）１０部を溶融混
合し、これにより得られた組成物１００部に、ＤＰｌｌ
−ドナー（前出）２部、ジシアンジアミド５部、タルク
５０部およびアスベスト粉３部を配合したのち、通膚の
ミキシングロールにて混練りすることにより樹脂塊を得
、これを直圧式プレスにてシート状に成形して厚さ０．
５の シ樹脂組成物層とを貼り合わせて、この発明の接着性シ
ートとした。

この接着性シートを５ｃＩｎ巾に切断し、０．７　ｖｍ
　Ｋの鋼板の一側面に、第２のエポキシ樹脂組成物層分
間の条件で加熱硬化させた。接着性シートの硬化後、鋼
板のひけ現象は認められなかった。このようにして補強
した鋼板の前記同様の最大曲げ応力は４５ｋｇ１５０ｍ
巾で、実施例１と比較し、さらにすぐれた補強効果が得
られていた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ；１）金属板に設けて加熱硬化させたとき上記金属板の
   剛性を向上させるに充分な樹脂配合組成にされた第１の
   エポキシ樹脂組成物層に、−ｈ配回様の金属板の剛性を
   向上させるに不充分な樹脂配合組成にされた第２のエポ
   キシ樹脂組成物層を積層し、かつ上記第１のエポキシ樹
   脂組成物層の厚さ方向の中間位置とこの中間位置を中心
   とした該厚さ方向の対称位置とのうちの少なくともいず
   れかに補強材を埋設したことを特徴とする金属板補強用
   の接着性シート。 （２）補強材がガラス不織布もしくはガラス繊維布であ
   る特許請求の範囲第（１）項記載の金属板補強用の接着
   性シート。 （３）少なくとも第２のエポキシ樹脂組成物層が粘合性
   を有している特許請求の範囲第（１）項または第（２）
   項記載の金属板補強用の接着性シート。 （４）金属板が自動車の車体鋼板である特許請求の範囲
   第（１）項〜第（３）項のいずれかに記載の金属板補強
   用の接着性シート。