JPH08109359A

JPH08109359A - 金属板の接着方法

Info

Publication number: JPH08109359A
Application number: JP6245281A
Authority: JP
Inventors: Hideo Uehara; 秀郎植原; Takahiro Nakano; 隆博中野; Hideo Kushima; 栄雄久嶋
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】金属製構造体の組立において従来の生産性を
維持しつつ外観、剛性および制振性を大きく向上させ得
る金属板の接着方法を提供する。【構成】被接着体である２つの金属体２の接着部間３
ａに体積抵抗率が１０⁰〜１０¹⁰Ω・cmの範囲にあり５
〜２００μｍの厚さの範囲にある導電性の構造用接着剤
３を設け、当該被接着体の上記金属体同士の溶接に必要
な電流値の２０％〜８０％の範囲の電流値を上記２つの
金属体の上記接着部間に通電し、上記通電による上記金
属体の発熱により上記構造用接着剤を硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄、アルミ等の金属製
構造体における金属板の接着方法に関し、特に鋼板構造
物、例えば鋼製家具、車両等の組立に用いられ、製品の
外観、剛性、更には制振性を向上できる金属板の接着方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、鋼
板構造物、例えば鋼製家具、車両等における金属製構造
体の組立において、上記金属製構造体の金属板を接合す
る方法として、図３及び図４に示すような、スポット溶
接が行われている。しかし、このスポット溶接を行った
場合、溶接電流により接合する金属板２の溶接部４が加
熱、溶融され、溶融された上記溶接部４に集中的に加圧
力が加わるため、図４に示すように上記溶接部４におけ
る金属板２が変形する、いわゆる“へこみ”（以下、
「スポット打痕」という）５が発生する。尚、図３及び
図４において網目にて示す部分が溶接部４である。この
ように、スポット溶接は、金属板の表面にスポット打痕
５を発生させることから、例えば鋼製家具、車両等の外
観に悪影響を起こすという問題点がある。尚、スポット
打痕は、通常、１ｍにつき８点程度存在する。

【０００３】そこで以下に説明するような、構造用接着
剤を使用する方法が存在する。ウェルドボンド工法まず構造用接着剤について説明する。構造用接着剤と
は、一般に構造部位の接着接合に使用される接着剤であ
り、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｋ−６８００にて「長期間
大きな荷重に耐える信頼できる接着剤」と定義されるも
のである。このような構造用接着剤は、スポット溶接が
点接合であるのに対して接着が面接着であるので応力集
中がなく、又、組立物の表面を破壊したり変形やクラッ
クの発生がないという特徴をもつ。

【０００４】この工法で使用される構造用接着剤は加熱
硬化の反応型であるため、接着強度が発現するまで被接
着体を保持する必要があり、保持しなければ、被接着体
の移動、脱落が起こる。よって、接着剤の初期強度が発
現するまでの固定（以下、「仮止め」という）方法とし
て、スポット溶接が行われる。この工法にあっては、構
造用接着剤を使用することから金属製構造体の接合部に
おける剛性が向上し、又、仮止めとしてスポット溶接を
使用することから、スポット打痕の数を皆無とすること
はできないが減少させることができる。尚、この方法に
おいて、スポット打痕の数は、通常、１ｍにつき４点程
度存在する。

【０００５】オール接着工法この工法はスポット溶接を行わず構造用接着剤のみで金
属製構造体を接合する工法であり、スポット打痕の発生
はない。この工法では、外観的に問題のない部材同士を
構造用接着剤の強度が発現するまで固定しておく必要が
あり、この固定方法として、二次的な仮止めを行う方
法、又は構造用接着剤を短時間で硬化させる方法が必要
となる。上述した仮止め方法としては以下の方法が考案
されているが、それぞれ次のような欠点がある。（ｉ）
高周波誘導加熱装置を用いて構造用接着剤の速硬化を図
る。しかし、この方法は被接着体の厳密な固定、保持が
必要であり、設備コストも非常に高価となる。（ii）シ
アノ系瞬間接着剤等（２つの接着剤併用タイプ）を使用
する。しかし、この方法は剥離強度が低い上、耐衝撃、
耐熱性が悪い。このように仮止め工法の最終案となるも
のは、未だできていないのが現実である。

【０００６】本発明は上述したような問題点を解決する
ためになされたもので、金属製構造体の組立において従
来の生産性を向上させ、かつ外観、剛性および制振性を
大きく向上させ得る金属板の接着方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、被接着体であ
る２つの金属体の接着部間に体積抵抗率で１０⁰〜１０
¹⁰Ω・cmの範囲にあり５μｍ〜２００μｍの厚さの範囲
にある導電性の構造用接着剤を設け、当該被接着体の上
記金属体同士の溶接に必要な電流値の２０％〜８０％の
範囲の電流値を上記２つの金属体の上記接着部間に通電
し、上記通電による上記金属体の発熱により上記構造用
接着剤を硬化させることを特徴とする。

【０００８】

【実施例】上述した課題を解決するために、発明者らは
硬化後に十分な接着強度を発現する接着剤を、金属部材
における溶接打痕等のような変形を生じさせることなく
短時間で硬化させる方法について種々検討した。その結
果、従来、金属板の溶接に使用している溶接機により上
記金属板に加圧と通電とを同時に作用されることで上記
金属板は発熱を起こすことに着眼し、溶接機の通電条件
および接着剤に導電性を与えかつその導電性を調整する
ことにより、被着体である金属板自体に変形を生じさせ
ることなく接着剤のみを短時間で硬化させることができ
る事を見出して本発明を完成した。尚、詳細後述する
が、上記接着剤の硬化のための加熱手段として上述した
溶接機に限るものでなく、又、上記加圧することも必須
の条件ではない。

【０００９】以下に図を参照して、本発明の金属板の接
着方法の一実施例について説明する。本実施例の接着方
法は、図１に示すような装置構成によって実施される。
即ち、被接着体である２つの金属板２は、接着部３ａを
間に挟むように互いに対向して設けられ、各金属板２に
おける接着部３ａを含む範囲に、後述する構造用接着剤
３を介在させて配置される。各金属板２において構造用
接着剤３が設けられた裏面とは反対側の各金属板２の表
面２ａのうち、上記接着部３ａに対応する各金属板２の
各一部分２ｂには、本実施例においては溶接機の電極１
がそれぞれ上記一部分２ｂに接触して配置される。そし
て従来溶接を行う要領と同様に、これらの電極１に電流
を流すことで、各一部分２ｂを含むそれぞれの金属板２
が発熱する。尚、このとき金属板２同士において溶接は
行わない。即ち各電極１に流す電流は、金属板２同士が
溶接されない程度の値であり、値について詳しくは後述
する。

【００１０】次に、上記構造用接着剤３について説明す
る。尚、本実施例にて使用する構造用接着剤３として
は、上述した構造用接着剤であって、一液型、二液型の
いずれであってもよい。又、常温硬化型、加熱硬化型の
いずれであってもよく、加熱することにより接着剤の硬
化が促進されて十分な接着強度を発現するものであれば
よい。

【００１１】さらに本実施例における構造用接着剤３に
おいては、上述したように、当該構造用接着剤３を介す
る２つの金属板２間を通電させ金属板２を発熱させる必
要があることから、構造用接着剤３は導電性を有するこ
とが必要である。従って構造用接着剤３は、体積抵抗率
にて１０⁰〜１０¹⁰Ω・cm程度の値を有する。又、上記
体積抵抗率の値が大きい場合には、金属板２に電流を流
すための電極１間を流れる電流が小さく、被着体である
金属板２に発生する抵抗発熱量が少ないために構造用接
着剤３の硬化に必要な熱エネルギーが確保されず、十分
な接着強度が得られない。又、体積抵抗率として、好ま
しくは１０²〜１０⁹Ω・cmである。

【００１２】このように構造用接着剤３に導電性を与え
る方法として、本実施例では、構造用接着剤３に導電性
材料を混入させ、その結果として構造用接着剤３が体積
抵抗率にて１０⁰〜１０¹⁰Ω・cm程度の値を有するよう
にしている。上記導電性材料として本実施例では、例え
ば粒子径が６μｍの銅や、粒子径が０．３μｍのカーボ
ンブラックを使用する。又、使用可能な他の導電性材料
としては、金粉、銀粉、ニッケル粉、アルミ粉、グラフ
ァイト、炭素繊維、銀メッキ微粉子等がある。尚、上述
のそれぞれの粒径は平均粒子径である。

【００１３】又、構造用接着剤３が有する体積抵抗率の
他に、金属板２の接着強度は、金属板２に挟まれた接着
部３ａにおける構造用接着剤３の膜厚に大きく左右され
る。よって、構造用接着剤３を金属板２の上記裏面に塗
布して設ける場合、加熱前に金属板２自体に変形を与え
ない程度に十分な圧力を掛け、接着剤３を延展させ、あ
るいは必要な上記膜厚を保持するために該膜厚に相当す
る大きさ、例えば粒径を有するスペーサー（充填剤）を
予め構造用接着剤３に混入しておいてもよい。尚、上記
スペーサとしては、例えば炭酸カルシウムや顔料の無機
系の粉を使用する。

【００１４】具体的な膜厚としては、加圧時に構造用接
着剤３の厚さが５〜２００μｍである。膜厚が５μｍ未
満では金属板２同士の溶接が発生し、２００μｍを越え
ると金属板２同士の接着強度が低下するからである。
尚、上記膜厚は、好ましくは５〜９０μｍ、特に好まし
くは５０μｍである。

【００１５】次に、電極１は、接着部３ａのできるだけ
広い範囲をできるだけ均一に通電させることにより構造
用接着剤３の硬化する面積が広がるため、金属板２に接
触する接触部分１ａが平滑で均一に圧力をかけられる形
状を有するのがよい。具体的に電極１としては、例え
ば、円柱形状であり接触部分１ａにおける直径が５〜１
５ｍｍ、特に好ましくは８ｍｍである。尚、電極１の通
電面積が広くなることで通電時間を長くするか、溶接が
発生しない範囲内で電流値を上げる必要が生じる。

【００１６】本実施例における通電時間及び電流値の具
体的な値を以下に示す。通電時間としては、０．０１〜
１分、好ましくは３〜１０秒である。電流値は、所望の
接着強度を達成するために金属板２の厚さ及び材質によ
り変化させる必要のある要素であるが、その板厚及び材
質における金属板を良好に溶接するために必要な電流値
の２０〜８０％の範囲であるのが好ましい。これは、２
０％未満の電流値では構造用接着剤３の硬化に十分な発
熱が金属板２に生じず、８０％を越える電流値では金属
板２同士が溶接されてしまうからである。上述した電流
値等の条件にて金属板２の接着を行ったとき、構造用接
着剤３が硬化し金属板２を接着した部分を図２において
網目にて示す。接着部分は、スポット溶接の場合に比べ
金属板２の接合面積が大きくなっている。

【００１７】本実施例のより具体的な実例である第１実
施例として、以下に表を参照し、構造用接着剤３の膜
厚、通電時間、電流値等を変化させた場合における金属
板２の接着強度等を測定した実験例の説明をする。これ
らの実験例では金属板２を発熱させるものとして上述し
たスポット溶接機を用いた。表１には、通電時間及び電
流値を、６秒、４０００Ａの一定とし金属板２の加圧時
における構造用接着剤３の厚さを変化させた場合におけ
るせん断強度及び溶接打痕の有無を示した。又、これら
の実験例は、構造用接着剤３として表２に示す構造用接
着剤VIIIを使用し、金属板２としてＳＰＣＣ−ＳＤの
０．８ｍｍ厚を使用した。通常、この板においてスポッ
ト溶接を行う条件は、加圧力が３００Ｋｇ／ｃｍ²、電
流値が７７００Ａ、２０サイクルであるが、本実験例で
は、溶接が発生しないように、上記７７００Ａの約５２
％の４０００Ａにて通電加熱を行った。尚、本実験例で
使用した構造用接着剤の硬化条件は１７０℃、２０分硬
化のものを使用した。

【００１８】

【表１】

【００１９】表２には、実験例に使用した接着剤と比較
するため、比較例として使用した接着剤I〜IIIについて
諸条件を示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】表３には、構造用接着剤３の種類、導電性
材料の種類・添加量を変化させた場合における接合強
度、外観の良否及び所定強度発生に要する時間を示す。
尚、構造用接着剤３を接着剤IV〜VIIIに分け、それぞれ
の接着剤を使用した場合に対応して実験例V〜IXと付番
している。尚、表３において、各実験例ともに、金属板
２としてＳＰＣＣ−ＳＤの０．８ｍｍ厚を使用し、電極
１に流す電流値は上記７７００Ａの約５２％の４０００
Ａであり、金属板２の加圧時における接着剤の膜厚は５
０μｍである。

【００２２】

【表３】

【００２３】上述したように、構造用接着剤３を硬化さ
せる手段として例えば既存の溶接機を使用することで、
加熱炉を用いた場合でも硬化するまでに数分から数十分
の時間を要する加熱硬化型構造用接着剤を上記加熱炉を
用いずに数秒から数十秒にて構造用接着剤を硬化させる
ことができる。従って、金属製構造体の組み立て工程の
時間短縮を図ることができる。又、通電電流値を調整す
ることで、金属板２に溶接を発生させずに構造用接着剤
のみを硬化させるようになるので、溶接打痕が発生する
ことはなく接着部分における金属板２の外観もよく、か
つ金属板の接合に必要な強度を発現することができる。
尚、上述した説明では、金属板２の発熱手段として溶接
機を使用したが、溶接機に限るものではなく金属板２に
所定値の電流を流せるものであればよい。

【００２４】又、本実施例の接着方法を金属板２の仮止
めとして利用することにより、塗布した熱硬化性接着剤
の一部分のみを短時間で硬化し、表面処理、上塗り塗装
を施した後に、塗料焼付けにて構造用接着剤３の全体を
硬化させることで溶接をすることなく（溶接痕のな
い）、金属板２の全てを接着剤だけで接合するオール接
着工法を実現することができる。

【００２５】又、金属板２の間に構造用接着剤３が介在
することから、接着された金属板における制振性が向上
する。

【００２６】尚、以上の説明では、構造用接着剤３を金
属板２に塗布し金属板２同士は電極１にて加圧される場
合を例にとったが、例えば構造用接着剤が予め例えば６
０μｍの厚さを保持可能なシート状のもので、該シート
状の接着剤を金属板２の間に介在させて金属板２の接着
を行うような場合には、積極的な加圧は必要ない。又、
金属板２の重量が大きく上述したシート状の接着剤を使
用する場合にも積極的な加圧は必要なく、所定の電流を
流せるものであればよい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、金
属体の接着部間に体積抵抗率が１０⁰〜１０¹⁰Ω・cmの
範囲にあり５μ〜２００μｍの厚さの範囲にある導電性
の構造用接着剤を設け、上記金属体同士の溶接に必要な
電流値の２０％〜８０％の範囲の電流値を上記２つの金
属体の上記接着部間に通電し、上記通電による上記金属
体の発熱により上記構造用接着剤を硬化させることか
ら、従来に比べ短時間にて金属板同士を接着することが
でき、金属製構造体の生産性を向上させることができ
る。又、上記条件にて上記構造用接着剤の硬化を行うこ
とで、上記金属板同士は溶接が行われず溶接打痕が生じ
ることもない。よって上記金属板の外観を良好に維持す
ることができる。さらに、上記条件にて上記構造用接着
剤の硬化を行うことで、十分な接着強度が得られ、又、
金属板間に接着剤が介在することから制振性を向上させ
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属板の接着方法を実行する金属
板、電極等の配置を示す図である。

【図２】本発明の金属板の接着方法を実行した後の状
態を示す図である。

【図３】スポット溶接を行っている状態を示す図であ
る。

【図４】スポット溶接後の状態を示す図である。

【符号の説明】

１…電極、２…金属板、３…構造用接着剤、３ａ…接着
部、４…溶接部、５…スポット打痕。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被接着体である２つの金属体（２）の接
着部間（３ａ）に体積抵抗率で１０⁰〜１０¹⁰Ω・cmの
範囲にあり５μｍ〜２００μｍの厚さの範囲にある導電
性の構造用接着剤（３）を設け、当該被接着体の上記金属体同士の溶接に必要な電流値の
２０％〜８０％の範囲の電流値を上記２つの金属体の上
記接着部間に通電し、上記通電による上記金属体の発熱により上記構造用接着
剤を硬化させることを特徴とする金属板の接着方法。
【請求項２】上記通電の時間は、０．０１秒〜１分の
範囲である、請求項１記載の金属板の接着方法。
【請求項３】上記通電が行われる状態において、上記
２つの金属体は上記接着部が押圧されるように加圧され
該加圧状態にて上記２つの金属体の接着部間に設けられ
た上記構造用接着剤は上記５μｍ〜２００μｍの厚さの
範囲に存在する、請求項１又は２記載の金属板の接着方
法。