JPH0143386Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

〈産業上の利用分野〉 本考案は、金属の接着・接合技術分野に属し、
更に詳しくはウエルドボンデイング（接着剤を間
にはさんで抵抗溶接を行なう溶接技術、以下、
WBと略す）用、シート状接着剤の感圧導電性付
与の新規な構成に関する。 〈従来技術とその問題点〉 従来、WBに用いられる接着剤は、液状又はペ
ースト状のものに限られており、通常のスポツト
溶接と同じ条件（加圧、通電サイクル、溶接電流
等の条件）でWBを行なうことができる。これ
は、液状又はペースト状の接着剤であるために、
初期加圧時間（溶接電極間に圧力を加えてから通
電開始まで）のうちに、接着剤層が押しのけられ
て金属同士が容易に密着し得るためと考えられて
いる。一方、液状接着剤の中でもゴム系のもの
や、シート状接着剤（キヤリヤー入り、キヤリヤ
ーなしとも）では、加圧しても電気抵抗が十分に
は下がらずWBが不可能であつた。 〈考案の目的〉 本考案は、従来不可能であつたシート状接着剤
を用いたWBを可能にしようとするもので、シー
ト状接着剤の液状又はペースト状接着剤に対する
優位性ならびに特徴をそのままWBにおいて、実
現することができるシート状接着剤を提供するこ
とを目的とする。 〈考案の構成〉 本考案は、シート厚みを越えないで、シート厚
みの1/5以上の粒径の粒子が有効に含まれる、粒
状の導電性粒子を、体積比率で３％から27％の範
囲内で含有し、シート厚みが0.1mm超0.9mm以下で
あり、シート内部にキヤリヤーを有することを特
徴とする、ウエルドボンデイング用シート状接着
剤を提供するものである。 以下、本考案のシート状接着剤について更に詳
細に説明する。 (1) 本考案のシート状接着剤は、シート厚みが
0.1mmから超0.9mm以下であり、シート内部にキ
ヤリヤーを有するものである。 (2) シート厚みを越えないで、シート厚みの1/5
以上の粒径の粒子が有効に含まれる、砂状の導
電粒子を、体積比率で３％から27％までの範囲
で含有させる。 本考案の0.1mm超0.9mm以下の厚みのシート状接
着剤は一般に構造用接着剤として使用されている
ものを指すが、その他にも１インチ又は1/2イン
チ程度の巾に細長く切つたテープ状に巻かれたも
のや、両面テープという名称で呼ばれる、詳しく
は、感圧接着剤に分類されるものをも含有する。
又、厚みはシートが変形して直接測定しにくいこ
とや、巻かれているうちに局所的に変化すること
もあるため、単位面積当りの重量で表わすのが通
例であるが、ここでは実測した比重及び単位面積
当りの重量から計算によつて求めている。シート
状接着剤の厚みが0.1mm以下では接着強度が満足
されず、0.9mmをこえるとスポツト溶接の条件が
複雑となるので好ましくない。 キヤリヤーはナイロン、ポリエステル、ガラ
ス、ケブラー（Dupont登録商標）、カーボン繊維
等のニツト、織布、不織布等が目的に応じて使用
される。 第３図に、キヤリヤーを有する本考案のシート
状接着剤の断面図を示す。本考案のシート状接着
剤には、接着剤のマトリツクス成分５中に、導電
性粒子２とキヤリヤー６が含まれている。このキ
ヤリヤーは、第３図では、シート状接着剤の厚み
方向のほぼ中央に位置しているが、必ずしも中央
である必要はなく、シート状接着剤のいずれか表
面にあるか、あるいはいずれか表面に接していて
もよい。 接着剤は、液状やペースト状接着剤に限らずシ
ート状やソリツド状であつても何らかの手段（熱
による場合が多いが、UV、EV、放射線、イニ
シエーター等の場合もある）で固化させるのが通
例であり、本考案で考えている接着剤も多くはそ
の範疇に含まれる。固化（キユアー）という観点
からは若干異なる、いわゆる両面テープも広くは
接着剤と考えられ、然も本考案が有効（即ち、本
考案に従うことでスポツト溶接が可能になる。）
であることが確かめられ、尚かつ他の一般的なシ
ート状接着剤の未硬化時、つまりスポツト溶接し
ようとしているときの状態が、ペーストと固体の
中間的ないわゆる半固体状で非常に似ていること
から、本考案の謂うシート状接着剤に含めた。接
着剤の代表例としては、エポキシ系のフイルム状
接着剤（１例としてACC社のFM−73）などを挙
げることができる。 シート厚みは先に述べた計算方法に従つて求め
たが、実寸とは面密度や比重の実測と同じ精度で
一致する様である。例えば、この様にして求めた
シート厚みが0.30mmであつたとする。ここでシー
ト厚みを越えずシートの厚みの1/5以上の粒子径
とは0.30mm以下、0.06mm以上の意味でおよそ250
メツシユと48メツシユのあいだにはいる粒子径と
いうことになる。 工業的に使用される粉体は粒度分布を持つため
に完全にこの範囲にはいることは稀であるが多大
な労力をかけて厳密に分級を行なつても価値を生
まないので好ましくない。要は粒度分布のモード
（最頻値）が上述の範囲にあり、上述の範囲から
はずれる粒子が多くとも粒子総重量の半分以下で
あることが要件となる。又、本考案の有効に含む
べき粒子径の範囲は厚みの変動巾を考慮に入れて
も最大0.9mm、最小0.02mmであるため、粒子の一
つづつを肉眼で判別できる大きさである。 従つて、粒状と呼ぶことにする。 ここで、粒子形状について付け加えるが、本考
案ではりん片状や短繊維状等のアスペクト比が大
きい粒子は含んでいない。球形粒子は可能である
が、工業的に入手し得る例は少ない。最もありふ
れているが破砕粒子とアトマイザーで液状噴霧し
て得られた粒子ということになり、無定形粒子に
分類される。これら無定形粒子の中でも恐らくは
粒子表面の状態（幾何学的形状ならびに表面の酸
化皮膜の状態）が異なることに起因して、スポツ
ト溶接時には溶接具合に違いが生じるが、WBが
可能なことには変わりがない。 粒子径が、この様な範囲が適当である理由は、
上限に関してはシート状接着剤のなめらかさをそ
こなわないために必要なことが容易に類推され
る。下限に関しては実験の結果から判明したもの
で従来、他方面で導電性を付与するために工夫さ
れてきた、導電性の微粉末を加える方法とは相当
異なる様に思われる。 又、本考案の様にWBで必要とされる通電性と
は、金属と金属が軽く触れ合う程度では不十分で
あり、金属同士が密着し、然も加圧によつて酸化
皮膜が破れて10^-1Ω以下の抵抗値まで下がること
を意味するから、通電のメカニズムとして、大き
な導電性粒子が、加圧によつて上下の被着体金属
にそれぞれの端が喰い込むことによつて、通電性
を得るに到ると考えられる。実験的に確かめられ
た粒子径の下限はこの様な加圧時の電極下の接着
剤層の厚みに対応するものであろう。 導電性の粒状粉末を接着剤中に分散させる量
は、粒子を構成する原料の種類によらず一定の好
ましい範囲がある。全容積中に占める体積分率で
表わすと、下限は３％、上限は27％である。粒状
導電粒子は3vol％未満になるとスポツト溶接が、
不可能になるか、又は不確実になるし、27vol％
をこえて加えることは、接着剤成分が減つてくる
ので接着が弱くなることがあり、又、導電性粒子
は一般的にみて、単位体積当りの価格が高いため
コストアツプにつながるので好ましくない。 今、鉄とアルミを各々密度が1.20（ｇ／cm³）の
接着剤に分散させた場合の体積分率を計算してみ
ると、同じ混合物でも重量分率には相当な開きが
ることがわかる。

【表】

【表】 又、この場合の適正量を重量％で表わすと、鉄
の場合は、16.8％（Wt）から70.8％（Wt）にな
り、アルミの場合は、6.5％（Wt）から45.4％
（Wt）となる。比重が軽い粒子ほどこの様に充填
する重量は少なくてすむ。 導電性粒子の素材としては、鉄、アルミ、ニツ
ケル等の金属および黄銅、洋銀、ステンレス等の
合金、そしてカーボンが好適例として挙げられ
る。軟らかい素材よりは硬い素材、丸い表面より
はごつごつとがつた角を持つ粒子が溶接するには
より好ましいが、軟かい素材で丸い表面のものが
使えないわけではなく、それが錆にくく防錆の上
で有利であれば実用上の価値は大きい。 〈実施例〉 シート状接着剤を調製するにあたり、それに先
立つて次の３種類の混合物を配合した。これらは
これから述べていく発明例や比較例に共通して用
いる混合物であり、適宜導電性粒子を配合した
り、又はそのままで、キヤリヤーを入れてシート
状接着剤にするための材料である。以下、これら
の混合物を、コンパウンドＡ、コンパウンドＢ、
コンパウンドＣと称し、作り方を詳しく述べる。
尚、コンパウンドＡはエポキシ系接着剤、コンパ
ウンドＢは熱硬化型の粘着接着剤、コンパウンド
Ｃは粘着剤である。以下の表３にまとめる。

【表】

【表】 コンパウンドＡ，ＢおよびＣはいずれも常温に
おいてはタツク（粘着性）があり、固形でもなく
液でもない、いわば半固形状態を呈する。これら
の３種類のコンパウンドは本考案の硬化を示すた
めには不可欠であるが、配合内容等は珍しいもの
ではなく、公知のものに過ぎない。又シートを形
成し、若干の粘着性を持つ様な接着および１また
は粘着様コンパウンドであれば本考案を実施する
上で使用し得るものであるから配合内容の記述は
簡単にしておく。 シート化は、実験室ではやや加熱した（約80
℃）ハンドプレス等でスペーサーを選ぶことによ
り離型紙にはさんだものが得られる。このように
して得たキヤリヤーなしのシートに再度キヤリヤ
ーをかぶせてプレスを行なえば、キヤリヤーにコ
ンパウンドの含浸したシートが得られる。従つて
シートの種類は、コンパウンド種類、シートの厚
みによつて分類される。そして、シートの種類に
応じた性能の変化はおよそ次の表４に示した様に
なる。

【表】 ここで、導電性粒子の配合について本考案を創
り出す過程で得られた知見にもとずいて次の表５
にまとめて示し、それを裏付ける実験事実を、発
明例及び比較例として引続き記述する。

【表】 〈発明例及び比較例〉 表−６に示すコンパウンドを使用して、厚み、
導電性粒子の種類、量を変えて第１図に示すよう
なシート状接着剤を作成し、下記の条件でスポツ
ト溶接を行なつた。その結果を下表６に示す。な
お、第１図において、１は本考案のシート状接着
剤、２は導電性粒子を示す。

【表】

【表】

【表】 さて、ここで発明例及び比較例に用いた粒子に
ついて説明を加える。 鋳鉄破砕粉：純度97％程度の鋳鉄を機械的な方
法で粉砕し、分級を行なつた製品で、145メツシ
ユから60メツシユまでの間に85％以上の粒子（重
量割合）がはいる。従つて本考案に適用可能な、
角張つた粒子である。 アルミニウムアトマイズ粉：アルミニウムを溶
融スプレーし、無定形の粒子を得て、分級を行な
つた製品で、145メツシユから100メツシユまでの
間に88％以上の粒子（重量割合）がはいる。アト
マイズ粉の特徴としてアスペクト比が３〜５の細
長い粒子が含まれる。又、角は丸みを帯びてい
る。そして、鋳鉄破砕粉同様に本考案に適用可能
である。 ニツケル粉：電解ニツケルを機械的に破砕した
もので、粒子形状は球に近く、粒子径も80ミクロ
ン程度に良く揃つていて、本考案には好ましく使
用される。錆にくくその点からも好ましいが価格
が高い。 ステンレス粉：SUS316ステンレスをアトマイ
ズ法で製造し、アルミニウム同様に分級し、42メ
ツシユから150メツシユまでの間に86％以上はい
る様にしたもの。アルミニウムアトマイズ粉に比
べていくらか散りが少ないのでその点は好ましい
といえる。 青銅法：80〜120ミクロンの球状粒子。 亜鉛アトマイズ粉：同じくアトマイズ法による
40メツシユから100メツシユの間に77％以上はい
る粒子。 アルミニウム微細粉：アルミニウムの325メツ
シユ全通粒子。 又、発明例及び比較例で用いたキヤリヤーは、
15デニールの６−ナイロン製モノフイラメントに
よるニツト製品であり、9.5ｇ／m²の極くうすい
レース様布地である。 又、スポツト溶接性は本考案のシート状接着剤
上に0.8mm厚の鉄板を重ねスポツト溶接を、全例
を通じて同一条件で行ない、溶接の可否はナゲツ
トが形成し被着体が材料破壊することで確認をし
た。下の表７にスポツト溶接の条件を示す。 なお、不発とは通電が起こらないことを意味す
る。第２図に示すように、スポツト溶接の打痕３
とスポツト溶接不発部４が明瞭にわかる。

【表】

【表】 〈考案の効果〉 以上説明してきた様に、本考案によつて従来不
可能であつた、シート状接着剤を使用したWBが
可能になる。 シート状接着剤だけでは強度不足のときなど
WBが可能であれば設計変更がわずかで済むため
に設計上フレキシビリテイーが高い利点である。
又、WBのスポツト溶接を仮止めの為に使用すれ
ば生産工数や治具が減少するという効果が高い。 さらに、本考案のウエルドボンデイング用シー
ト状接着剤は、シート内部にキヤリヤーを有する
ため、貼着作業中にシート形状を保持し易い。す
なわち、引張つても、伸びて薄くなつたり、切断
したりすることがない。そして、貼着位置決めを
やり直さなければならない場合でも、シート形状
を損なうことなく、容易に剥離、貼り直しができ
るという利点がある。 シール性（水密性、気密性）はシート状接着剤
に元来備わつているが、この様な長所を保つたま
ま強度の増加や設計上のフレキシビリテイー付
与、生産工数の削減が出来るので工業界（とく
に、アツセンブリー工業）に寄与するところが大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のシート状接着剤の斜視図、第
２図は第１図のシート状接着剤を用いてスポツト
溶接を行つた試料の斜視図である。第３図は、キ
ヤリヤーをいれた本考案のシート状接着剤の断面
図を示す。 符号の説明、１……シート状接着剤、２……導
電性粒子、３……スポツト溶接の打痕、４……ス
ポツト溶接不発部、５……接着剤のマトリクス成
分、６……キヤリヤー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シート厚みを越えないで、シート厚みの1/5以
   上の粒径の粒子が有効に含まれる、粒状の導電性
   粒子を、体積比率で３％から27％の範囲内で含有
   し、シート厚みが0.1mm超0.9mm以下であり、シー
   ト内部にキヤリヤーを有することを特徴とする、
   ウエルドボンデイング用シート状接着剤。