JPH02220827A - 高周波誘導加熱接合用媒体 - 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】 （イ）発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、短時間で被接合基材を強固かつ均一に接合で
きる高周波誘導加熱接合用媒体に関するものである。

本発明の高周波誘導加熱接合用媒体によって接合される
主な基材は、自動車工業、家庭用電気製品工業等におい
て使用されるプラスチックス、ゴムおよびセラミックス
等の絶縁性基材であるｇ 〔従来の技術〕 従来、プラスチックス等の絶縁性被接合基材を接合する
方法として、被接合基材の接合部位の間に、発熱体とな
るサセプターを含む熱可塑性樹脂を接合媒体として挿入
し、該接合媒体に周波数ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波誘導
磁場を印加し、接合媒体中の発熱体をうず電流損または
ヒステリシス損によって発熱させることＫより、前記熱
可塑性樹脂を溶融し該樹脂によって被接合基材を接合さ
せるという接合方法が知られており（例えば米国特許第
３７０９７７５号公報）、かかる接合方法は一般的に高
周波誘導加熱接合または接着法と称されている。

近年、プラスチックス等の接合技術の向上すなわち短時
間で強固かつ安定した接合強度が得られる接合法の出現
が、強く要求されており、そのために高周波誘導加熱接
合法におけるサセプター（以下発熱体という）において
、発熱効率が高く、併用される接合用樹脂中に高密度か
つ均一に分散できる特性が望まれていた。

従来高周波誘導加熱接合法における発熱体としては；鉄
粉または鉄もしくはフェライト系ステンレスの短繊維が
実用上広く使用されており、さらにマグネタイトやマグ
ヘマイト等の磁性酸化鉄粒子やバリウムフェライト、亜
鉛フェライト等のフェライト粒子も知られている。

上記発熱体の中では、鉄粉が、単位重量あたりの発熱効
率すなわち高周波入力電力に対する発熱量において最も
優れており、数秒程度の短時間内に接合媒体全体を１５
０〜２００℃に加熱することが可能である。しかしなが
ら、鉄粉は錆を発生し易いため、接合後径時的に外観の
美観が損なわれたり、さらには接合強度の低下を招く等
の問題を有しており、また発熱効率の点から大きな粒子
すなわち平均粒子径１０〜５００μｍのものを使用しな
ければならないため、樹脂への分散が不均一かつ低密度
となり易いとい５問題もあった。

一方磁性酸化鉄粒子やフェライト粒子は発熱効率の点で
不十分であるという問題があった。

（ロ）発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは、各種プラスチックおよびセラミックス等
を強固かつ安定に接合できる高周波誘導加熱接合用媒体
を得るべく種々検討した結果、錆の発生の恐れのない酸
化鉄系の強磁性体の中で、粒状形態を有し、かつ特定の
磁気特性を具備スるマグヘマイト（γ−Ｆｅ２０．）が
卓越した優れた発熱効率を示すことを見出し、本発明を
完成するに至った。

すなわち、本発明は、保磁力が１００〜２００Ｏｅ、飽
和磁化が６０〜８０　ｅｍｕ／ｌ　、平均粒径が０．０
１〜１．０μｍの粒状マグヘマイトおよび合成樹脂から
なる高周波誘導加熱接合用媒体である。

以下、さらに詳しく本発明を説明する。

０マグヘマイト 本発明におけるマグヘマイトは、既述したとおり平均粒
径が０．０１〜１．０μｍの粒状形態を有するマグヘマ
イトでありて、保磁力が１００〜２０００ｅ　で、飽和
磁化が６０〜８０ｅｍｕ／？の磁性特性を有するもので
ある。

平均粒径が０．０１μｍ未満であると、合成樹脂への均
一な分散が困難であり、一方１．０μｍを越えると、得
られる接合用媒体が高周波誘導によって加熱される際に
、発熱体粒子近傍とそれ以外の箇所とで温度分布に不均
一性が生じ、得られる接着強度が劣る。保磁力が１００
　Ｑｅ未満であるか、または２０００ｅを越えると発熱
効率に劣る。また保磁力が１００〜２００　Ｑｅの範囲
内にあるマグヘマイトでも、形状が粒状でないもの例え
ば針状等のマグヘマイトでは、高密度に均一に合成樹脂
中に分散させることが困難である。飽和磁化が６０　ｅ
ｍｕ／％未満であるか、または８０ｅｍｕ／ｆを越える
と、マグネタイト固有の性質が失われ、発熱効率が低下
して、本発明の目的を達成することが出来ない。

本発明における粒状マグヘマイトは、保磁が１２０　Ｑ
ｅ程度以Ｆのものであれば、Ｆｅ”を含む水溶液中から
合成された粒状マグネタイトを出発物とし、これを直接
空気中で２００″Ｃ程度で焼成することによっても製造
できるが、保磁力が１２００ｅを越えるものの場合には
、前記粒状マグネタイトを空気中で５００〜８５０℃の
温度で加熱酸化して、−旦α−Ｆｅ、０．粒子すなわち
ベンガラとし、次いでこれを還元性雰囲気中２５０〜５
００℃で加熱還元して得られる粒状マグネタイト（Ｉ￥
ｆ公昭６１−１３７４号公報）を、空気中で２００℃程
度で焼成する方法等により製造できる。

本発明においては、合成樹脂への分散性を高めるために
、チタンカップリング剤で表面処理された粒状マグヘマ
イトを用いても良い。

Ｏ高周波誘導発振機 本発明において使用できる高周波発振機の周波数は、高
周波誘導加熱において通常適用される周波数で良く、好
ましくは１００Ｋ）ｉＺ〜１０ＭＨ２であり、さらに好
ましくは１００１００ＫＨｚ２　である。

本発明における粒状マグヘマイトの高周波誘導に対する
磁気ヒステリシス損は、１００ＫＨ２〜２ＭＨ２の周波
数範囲において極大値を示す。

鉄粉等の導電体を発熱体とする場合の好ましい周波数は
、加熱効率を高くできる１〜１０ＭＨ２のように比較的
高めの周波数であるが、本発明においては上記のとおり
、導電体を発熱体とする場合より、低周波側の周波数を
好ましく適用することができ、周波数が高い場合に生じ
る問題すなわち加熱コイル部分や発振回路部分でスパー
クし易いという問題、および周波数が高いと、コイルの
インダクタンスの許容値が小さくなるため、コイルの形
状や大きさが制限されるという問題等が回避されるとい
う点で優れている。

０合成樹脂 合成樹脂としては、加熱により溶融し冷却固化と同時に
被接合基材を接着する熱可塑性樹脂、加熱硬化により接
着する熱硬化性樹脂および加熱により加硫接着するゴム
系樹脂等が挙げられ、具体的にはポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリブチレンテレフタレート等のポリニスカル、
ポリアミド、ポリカーボネート、ＡＢＳ、エポキシ樹脂
、ポリウレタンおよびポリイミド等が挙げられる。

従来の鉄粉を使用する高周波誘導加熱によると、エポキ
シ樹脂、ポリウレタンおよびポリイミド等の熱硬化性樹
脂を用いる場合、鉄粉の粒径が太きいため、鉄粉近傍の
樹脂とそれ以外にある樹脂とで硬化速度が異なり、全体
として均一な樹脂硬化物が得られ難く、その結果高い接
着強度を得ることが困難であるが、本発明で使用するマ
グヘマイトは、粒径が格段に微細であるためミクロに均
一に分散でき、熱硬化性樹脂を用いる接合においても好
ましく使用できる。

０充填率 本発明における前記マグヘマイトの合成樹脂への充填率
は、加熱効率の点で、できる限り高い方が好ましいが、
高過ぎても引張り強度あるいは弾性率等の樹脂物性が低
下する結果となり、好ましくは、重量部で合成樹脂１０
０部に対し５０〜２００部より好ましくは１００〜１５
０重量部であって、かつ得られる接合媒体中のマグヘマ
イトが、体積率で５〜２８ｖｏ１％であり、より好まし
くは１６〜２３ｖｏ１％である。

なお、前記マグヘマイトおよび合成樹脂からなる本発明
の接合用媒体には、微粉シリカ、メルク、クレー　カー
ボンブラック、酸化チタンおよびガラス短繊維等を配合
して使用してもよい。

さらに本発明の接合用媒体は、接合以外に、プラスチッ
ク、ゴムまたはセラミックス等を加熱するためにも用い
ることができる。すなわち、高周波誘導によって加熱さ
れた本発明の接合用媒体内の熱が、該媒体と接する各種
基材に伝導することにより、基材が加熱され得る。

以下、実施例および比較例を示して、本発明をさらに具
体的に説明する。なお、各側における部は、全て重量部
である。

〔実施例および比較例〕

実施例１ 接合用媒体として、次の組成の厚さ１．０ｍｌのシート
を、スクリーー径４０闘ダの単軸押出し機（成型温度２
２０°Ｃ）により成型した。

ポリプロピレン樹脂、徳山１達■製 ＰＮ−２３０１００部 マグヘマイト（平均粒径０．１μｍ、保磁力１４１　Ｑ
ｅ、飽和磁化７５．４　ｅｍｕ／　Ｐ　）１００部得ら
れたシートを大きさ５ｍ＋Ｘ５０１ｅｌの短冊状に切り
、この短冊について、それが溶融するまでの高周波印加
時間により高周波発熱性および室温で１週間の塩水噴霧
による発錆テストを行なった。高周波の印加は、内径２
４１！１ｍ、外径４０頷のシングルターンコイルを有す
る高周波誘導加熱装置により、表−１に示した柔性で実
施した。

評価結果は、表−１に示すとおりである。

実施例２および比較例１〜６ 発熱体のみを表−１に示した他の発熱体に代え、その他
は実施例１と同様にしてポリプロピレン樹力旨と重量比
が１：１の接合用媒体の厚さ１、Ｏｎのシートを成型し
、実施例１と同じ物性の評価を行った。結果は表−１に
示すとおりである。

実施例６ 熱硬化性樹脂を使用する接合用媒体として、次の各成分
を混合しペースト状とした組成物を三本ロールにより練
合し、ペースト状の加熱硬化型エポキシ系接合用媒体を
得た。

エピコート８２８（油化シェルエボキ例製）　　９０部
エピコー）１００９（同上、粉末）　　　　１０部ポリ
エステル樹脂ＰＥ５−１４［ＩＨＰ（東亜合成化学工業
■製→　　１０部 アミキュアＰＮ−２３（味の素■製、エポキシ硬化剤）
２０部 アエロジル＋２００　　　　　　　　　　　３部マグヘ
マイト（平均粒径０，１μｍ、保磁力１４１０ｅ飽和磁
化７３．４ｇｍｕ／ｇ）　　　７０部この接着剤を使用
し、厚さ３ｇのプラスチ。

り成形体であるＳＭＣ（成田薬品工業■製シートモール
デイングコンパウンド）をテストピースとし、以下に示
す高周波誘導加熱条件下で接着した後、ＪＩＳ−に−６
８５０に規定の引張剪断強度測定試験に供した。

高周波誘導加熱においては、巾１５簡の銅、角パイプに
よるヘヤピン型コイルを使用し、高周波入力が３．５Ｋ
ＶＡ、周波数が４００ＫＨ２゜発振時間が４０秒の条件
を採用した。５個の接着テストピースの引張剪断接着強
度を測定した結果、その平均値は４５に＆／ｄであった
。

比較例７〜８ 実施例３の接合用媒体における発熱体のマグヘマイト粒
子に代えて、比較例１で使用した発熱体すなわち針状マ
グヘマイト（比較例７）または比較例４で使用した発熱
体すなわち２００メツシー鉄粉（比較例８）を使用し、
それ以外は全て実施例５と同様にして接合用媒体を得て
、これらについて同様な接合試験を実施した。結果は、
比較例７では未硬化すなわち接合できず、比較例日では
引張剪断接着強度１３ｋｌｉｌ／ｄであった。

（ハ）発明の効果 本発明による高周波誘導加熱接合用媒体は、発熱体であ
る粒状のマグヘマイトが、従来かかる接合用媒体の発熱
体として知られていた磁性酸化鉄粒子等より発熱効率に
お（・て優れ、しかも従来鉄粉等で採用されていた周波
数より、低周波数側の実用上より好ましい高周波におい
て極大の発熱効率を示し、かつ合成樹脂中に均一に高密
度で分散できるため、比較的低周波側の高周波の印加に
より、短時間で強固で安定した接合が可能であり、また
錆も発生しないので、絶縁性被接合体の接合に好適であ
る。

特許出願人　東亜合成化学工業株式会社戸田工業株式会
社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、保磁力が１００〜２００Ｏｅ、飽和磁化が６０〜８
   ０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径が０．０１〜１．０μｍの粒状
   マグヘマイトおよび合成樹脂からなる高周波誘導加熱接
   合用媒体。