JPS6121141B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は板材の補強として軽量化に寄与する
補強材に関する。

従来、自動車においては、車体鋼板に種々の補
強がなされている。たとえば、ルーフ、フエン
ダ、フード、トランク、クオーターパネル、ドア
部のように比較的広くて平担な形状でありながら
薄い外板にあつては、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
内板をスポツト熔接や接着剤により外板に貼りつ
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
基づいて設計された外板の薄板化に逆行し、重量
増加、コストアツプになり、さらに取りつけ工程
が複雑化するなどの欠点を有していた。

また、例えば実開昭55−101659号公報に示され
ているように、車体外板の防振と補強を兼ねて、
アスフアルトゴム、エポキシ樹脂、アクリル樹
脂、フエノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂な
どの高分子材料を外板の裏側に相当な厚みでかつ
相当な面積に塗布ないし貼りつける方法も知られ
ている。この方法では、剛性強さは厚さの３乗に
比例するといわれ、したがつて厚さを大にするこ
とにより剛性強さを増大できる効果が得られる
が、樹脂量の増大による重量増加、コストアツプ
となるなど前記金属補強部材と同様の欠点を有し
ている。

この発明は、かかる従来の実情に鑑みてなされ
たもので、軽量安価で被装着物の剛性を著るしく
向上させる補強材を提供することを目的としたも
ので、繊維基材が含有さかつ加熱溶融時の垂下を
防止しうるような溶融粘度を附与するための物質
（以下、非垂下性附与物質という）を配合した未
硬化ないし半硬化状の熱硬化性補強樹脂シート
（以下、単に補強樹脂シートと称する）の一面
に、このシートより細巾にされかつ前記シートが
硬化する前にシートにビード状膨出部を形成する
ビード形成材を添着させ、前記ビード形成材の巾
より広く張り出した前記シートのビード形成材側
の裾部が被装着物への装着面をなすようにした補
強材をその構成とするものである。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は、この発明に係る補強材
の一実施例を示すもので、補強材１は繊維基材２
を有しかつ非垂下性附与物質を配合した未硬化な
いし半硬化で可撓性を有するプリプレグ状態に調
製された熱硬化性樹脂例えばエポキシ系の補強樹
脂シート３と、この補強樹脂シート３の一面に添
着された発泡性樹脂シートより成るビード形成材
４とから成り、このビード形成材４は補強樹脂シ
ート３よりも細巾に形成されている。ビード形成
材４の巾よりはみ出した補強樹脂シートのビード
形成材４側の裾部３ａ，３ａが、被装着物例えば
自動車のドア外板５の裏面５ａへの装着面を構成
している。

補強材１は、第２図で示すように、装着面３
ａ，３ａをドア外板５の裏面５ａに貼布装着さ
れ、装着後加熱することにより、補強樹脂シート
３は一時的に粘度が下つてドア外板５に装着面３
ａ，３ａが更に密着する一方、ビード形成材４は
発泡して断面が大きくなり、補強樹脂シート３が
装着面３ａのつけ根３ｃ，３ｃから押し上げら
れ、硬化する前にビード状膨出部３ｂが形成さ
れ、さらに時間を経て加熱が進むと補強樹脂シー
ト３は硬化し、第３図に示す状態となる。

この発明において補強樹脂シート中の繊維基材
の位置は、たとえば該シートの層の中間部より外
側に位置させることができる。第２図はこの例を
示すもので繊維基材が外側に偏在している（即ち
ビード形成材の添着が繊維基材の非偏在側となつ
ている）。

つぎに、補強材１における繊維基材２、補強樹
脂シート３およびビード形成材４につき、さらに
詳しく説明する。まづ、補強樹脂シート３は、熱
硬化性樹脂に加熱活性硬化剤とともに上記樹脂が
溶融状態にされたとき非垂下性となるような非垂
下性附与物質を配合してなる熱硬化性樹脂組成物
を用いて、常法に準じて未硬化ないし半硬化の状
態にシート成形し、このシート成形と同時にある
いはシート成形ごに繊維基材に融着一体化させる
ことによりつくることができる。

上記の熱硬化性樹脂組成物においてもつとも重
要な成分をなす非垂下性附与物質の代表的なもの
は、アスベスト粉であり、その使用量は熱硬化性
樹脂組成物中のポリマー成分（即ち熱硬化性樹脂
および場合により併用する熱可塑性樹脂とゴム成
分）の総量100重量部に対して２〜20重量部、と
くに好適には４〜15重量部の割合とされる。ま
た、他の代表的なものは、微粉末シリカとグリセ
リンとの混合系であつて、その使用割合は熱硬化
性樹脂組成物中のポリマー成分100重量部に対し
て微粉末シリカで４〜10重量部、とくに好適には
２〜７重量部、またグリセリンで0.5〜３重量
部、とくに好適には0.7〜2.5重量部である。

これら非垂下性附与物質の使用量が過多になる
と、ドア外板５などに対する初期粘着力が不足
し、ドア外板５などへの仮接着が難しくなるため
作業性を損ないやすい。しかも、加熱硬化ごのド
ア外板５などに対する接着力も低下し、曲げ加工
などの取り扱い時に繊維強化樹脂層がドア外板面
から剥離してしまうおそれがある。なお、これら
の非垂下性附与物質は、熱硬化性樹脂に対して非
垂下性能を附与する上でもつとも効果があり、か
つ繊維強化樹脂層の強度の面にも好結果を与える
ものとして選ばれたものである。

かかる非垂下性附与物質を配合するべき熱硬化
性樹脂は、常温で定形性を有するものであり、こ
の条件を満たす限り、常温で固形のものと液状の
ものとの混合物であつてもよく、また半硬化状と
されたものであつてもよい。このような熱硬化性
樹脂の具体例としては、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金属板に対する接着性
などの面で望ましい。しかし、他の熱硬化性樹
脂、たとえばメラミン系、ポリエステル系、フエ
ノール系、ウレア系などの樹脂を使用することも
できる。

この熱硬化性樹脂に配合する加熱活性硬化剤と
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、たとえばエポキシ樹脂の硬化剤
としては、ジシアンジアミド、４・4′−ジアミノ
ジフエニルスルホン、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、イソフタ
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。その使用量は、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。

熱硬化性樹脂組成物中には、上記成分のほか、
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、金属板への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配合され
る。

たとえば、シート成形能を向上させる目的で、
ポリビニルブチラール、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、ビスフエノールＡとエピクロルドリンとより
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、またブタジエン−アクリロニトリル共重
合体ないしその誘導体の如きゴム成分などを配合
できる。これらの使用量は、熱硬化性樹脂100重
量部に対して５〜100重量部程度とするのがよ
い。

また、ドア外板面などの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希釈
剤、ジオクチルフタレートの如きフタル酸系可塑
剤、トリクレンジフオスフエ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、熱硬化
性樹脂100重量部に対して通常５〜30重量部程度
とするのがよい。その他一般の充填剤、たとえば
炭酸カルシウム、けい酸類、カーボンブラツクな
ど非垂下性附与機能を多少とも有する一般の充填
剤を接着力その他の特性を損なわない範囲で配合
してもよい。

さらに、補強樹脂シートにおける繊維基材とし
ては、ガラス繊維やアスベスト繊維などの無機質
繊維布、麻、綿、ナイロン、ポリエステル、ポリ
プロピレンなどの有機繊維布、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の如
きシート状繊維基材などがある。これらのなかで
とくに好ましいものは無機質繊維布であり、その
代表的なものがガラス繊維布である。

本発明において繊維基材として織布を用いる場
合、その空隙率は70％以下のものとするのが好ま
しい。空隙率とは織布の平面面積をａとし、この
平面面積中に占める繊維の平面面積をｂとすると
き、ａ−ｂ／ａ×100（％）で示される値を意味する。

この発明の補強樹脂シートの厚みは、補強箇所
や補強目的などによつて異なるが、一般には0.1
〜40mm、好適には0.3〜20mmとするのがよい。ま
た、この補強樹脂シートは、ドア外板５などへの
仮接着上常温で粘着性を有していることが望まし
い。

つぎに、ビード形成材４としての発泡性樹脂シ
ートは、これに含まれる発泡剤の分解温度以上に
加熱したときに発泡する性質を有するものであつ
て、このシート上に設けられる前記の補強樹脂シ
ート３が、ビード形成材４の少なくとも巾方向に
おける両側でドア外板５面に密着しうるように、
上記補強樹脂シート３より細巾に成形されてなる
ものである。

このような発泡性樹脂シートは、たとえば、熱
硬化性または熱可塑性の各種ポリマーに発泡剤お
よび必要に応じて発泡助剤、硬化剤、硬化促進
剤、架橋剤、架橋助剤、充填剤、着色剤、安定剤
などを配合し、この配合物をミキシングロールな
どによつて混練したのち、発泡剤が分解しない
（僅かに分解する程度ならよい）温度条件下で、
常法に準じてシート成形することによりつくるこ
とができる。

上記に用いる熱硬化性または熱可塑性のポリマ
ーとしては、エポキシ樹脂、フエノール樹脂、ポ
リエステル樹脂の如き熱硬化性樹脂や、ポリエチ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、接着性ポ
リオレフインなどがあり、また、発泡剤として
は、補強樹脂シートの加熱硬化時に発泡しかつシ
ート成形時に発泡しないものであればよく、たと
えば、アゾ系化合物、ニトロソ系化合物、ヒドラ
ジツド系化合物などがある。

上記の発泡性樹脂シートの厚みは、通常0.2〜
５mm、好ましくは0.5〜２mm程度のものであり、
また、加熱ごの発泡倍率が実用上２〜30倍とされ
たものであることが望ましい。

つぎに、補強材１の硬化工程についてさらに詳
述すると、ドア外板５などに、補強材１を第２図
の如く密着させ、加熱することにより、補強樹脂
シート３を軟化流動させると同時に発泡性樹脂シ
ートを発泡させ、この発泡完了ごにシート３の硬
化を完了させる。これによつて、第３図に示され
るように、発泡による膨張力でビード状の膨出部
３ｂを有する繊維強化樹脂層を形成する。このと
き、補強樹脂シートの一定温度下におけるゲル化
時間を、同温度での発泡性樹脂シートの発泡完了
時間よりも１〜20分程度長くよるよう配慮してお
くことが好ましい。

加熱手段は、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
などを用いる方法を採用できる。また、自動車の
製造ラインにおける車体の塗料焼付工程において
同時に加熱することも可能である。

ところでこのような加熱発泡硬化において、補
強樹脂シート３が溶融時急激な粘度低下をきたす
ものであるときは、加熱初期の段階で軟化流動し
た樹脂分が硬化に至るまでの間に繊維基材２から
たれ落ちる心配があり、とくに膨出部３ｂのつけ
根３ｃ近傍の樹脂分が垂下しようとする。

しかるに、この発明の上記補強樹脂シート３
は、その組成物中に非垂下性附与物質が配合さ
れ、溶融流動状態で簡単に垂下することのない特
性が附与されたものであることから、前述の如き
垂下現象をほとんど生じることがなく、垂下に至
るまでにゲル化し始めて急激に粘度が上昇し硬化
する。

したがつて、最終的に硬化形成される繊維強化
樹脂層はつけ根３ｃ，３ｃ部分で肉薄化ないし樹
脂欠落をきたすことなくその本来の強度を発揮
し、また全体的な肉薄化ないし樹脂欠落も抑えら
れ、かかる繊維強化樹脂層と発泡層および膨出部
３ｂとの働らきによつて、ドア外板５などの補強
効果が大きくなり、より改善された強度ないし剛
性が得られる。

以上詳述したとおり、この発明法によれば、補
強樹脂シートとビード形成材とを使用して補強材
を構成するに当たり、上記の補強樹脂シートとし
て非垂下性附与物質を配合したものを用いている
から、この補強材をドア外板などに密着させ加熱
硬化させて補強する場合にその本来の補強効果を
よりよく発現させうる信頼性の高い補強材を提供
することができる。

なお、この発明の補強材は、すでに述べた自動
車の外板の如き鋼板に限られることなく、各種の
車輌、電気冷蔵庫、洗たく機など家電製品のケー
スなど一般に薄板とされた金属板に対し、広く適
用することができる。

以下に、この発明の実施例を記載してより具体
的に説明する。なお、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（油化シエル社製のビスフエ
ノールＡ型の液状エポキシ樹脂）55部、エピコー
ト＃1004（油化シエル社製のビスフエノールＡ型
の固形エポキシ樹脂）15部、バイロン＃500（東
洋紡社製のポリエステル樹脂）30部、キユアゾー
ル2MZ−AZINE（四国化成社製のエポキシ樹脂
用潜在硬化剤）３部、ジシアンジアミド（日本カ
ーバイド社製のエポキシ樹脂潜在硬化剤）５部、
タルク30部、アスベスト粉７部よりなるエポキシ
樹脂組成物を、通常のミキシングロールにて混練
りしたのち、熱プレスにて所定厚みにシート成形
した。ついで、このシートの片面にガラス繊維布
（日東紡積社製の3020A）を熱プレスにより融着
一体化して厚さ1.2mmの補強エポキシ樹脂シート
を得た。

別に、エチレン−酢酸ビニル共重合体（三井ポ
リケミカル社製のエバフレツクスＰ−2807）100
部、発泡剤（永和化成社製のFE−９）６部を、
ミキシングロールにて均一に混練りし、ペレタイ
ザーにてペレツト化したのち、押出成形機にて押
出温度120℃の条件で厚さ１mmの発泡性樹脂シー
ト（ビード形成材）を得た。

つぎに、前記の補強エポキシ樹脂シートを５cm
巾に切断し、基材と反対側の面に、１cm巾に切断
した上記の発泡性樹脂シートを貼りつけて補強材
とした。この補強材を、0.7mm厚の鋼板に、発泡
性樹脂シートが内側となるように貼りつけ150℃
雰囲気中で60分間加熱して鋼板面に強力に固着さ
せた。

この加熱中、補強エポキシ樹脂シートの樹脂分
の基材から離脱垂下することはなく、所定の発泡
倍率にされた発泡層とこの発泡層によつてビード
状の膨出部が形成された強度的良好な繊維強化樹
脂層とからなる補強層が得られた。この補強層は
外観も良好であつた。

このように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つた。

＜強度試験＞ 先端間の距離10mmで平行に配置させた、先端が
曲率半径５mmの逆Ｕ字型断面を呈する２枚の垂直
平板（巾50mm）を有する支持台で、巾50mm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10mmのＵ字型断面を呈する垂直平板（巾
50mm）で荷重を加えたときの最大曲げ応力（Kg／
50mm巾）で測定した。

上記の試験結果は、45Kg／50mm巾となり、補強
措置をなんら施こしていない鋼板単独の最大曲げ
応力が８Kg／50mm巾であつたのに対し、非常にす
ぐれた補強効果が得られていることが判つた。

比較例 エポキシ樹脂組成物中にアスベスト粉を配合し
なかつた以外は、実施例１と同様にして補強材を
得た。この補強材を用いて実施例１と同様の操作
で鋼板の補強を試みたが、加熱中に、補強エポキ
シ樹脂シートの樹脂分のたれ落ちで外観が悪くな
り、所望する補強効果を得ることができなかつ
た。

実施例 ２ エピコート＃828（前出）10部、エピコール
＃1004（前出）55部、ハイカーCTBN1300×８
（B.Fグツドリツチ社製のカルボキシル基含有液
状ニトリルゴム）35部、D.Pハードナー（丸和バ
イオケミカル社製の硬化剤）４部、ジシアンジア
ミド５部、タルク30部およびアスベスト粉10部よ
り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たのち、熱プレスにて所定厚
みにシート成形した。ついで、このシートの片面
にガラス繊維布（日東紡積社製のWE21D104）を
熱プレスにより融着一体化して厚さ1.0mmの補強
エポキシ樹脂シートを得た。

つぎに、上記のシートを５cm巾に切断し、基材
と反対側の面に、１cm巾に切断した実施例１で得
た発泡性樹脂シートを貼りつけて補強材とした。
この補強材を、地面と平行に置かれた0.7mm厚の
鋼板の下側に、発泡性樹脂シートが内側となるよ
うに貼りつけ、ついで150℃雰囲気中で60分間加
熱して鋼板面に強力に固着させた。

上記の加熱中、補強エポキシ樹脂シートの樹脂
分が基材からたれ落ちる現象はみられず、所定の
発泡倍率にされた発泡層とこの発泡層によつてビ
ード状の膨出部が形成された強度的良好な繊維強
化樹脂層とからなる補強層が得られた。この補強
層は外観も良好であつた。またこのように補強さ
れた鋼板の最大曲げ応力は42Kg／50mm巾であつ
た。

実施例 ３ エポキシ樹脂組成物中のアスベスト粉７部の代
りに、微粉末シリカ６部およびグリセリン１部を
使用した以外は、実施例１と同様にして補強材を
得た。この補強材を用いて実施例１と同様の操作
で鋼板を補強したところ、加熱中の樹脂のたれ落
ちをきたすことなく実施例１と同様の補強層を形
成できた。このように補強した鋼板の最大曲げ応
力は43Kg／50mm巾であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の補強材の一実施例を示す斜
視図、第２図は補強材の加熱前の装着状態を示す
断面図、第３図は加熱後の状態を示す断面図であ
る。 １……補強材、２……繊維基材、３……補強樹
脂シート、３ａ……装着面、３ｂ……ビード状膨
出部、４……ビード形成材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維基材が含有されかつ加熱溶融時の垂下を
   防止しうるような溶融粘度を附与するための物質
   を配合した未硬化ないし半硬化状の熱硬化性補強
   樹脂シートの一面に、このシートより細巾にされ
   かつ前記シートが硬化する前にシートにビード状
   膨出部を形成するビード形成材を添着させ、前記
   ビード形成材の巾より広く張り出した前記シート
   のビード形成材側の裾部が装着面を形成すること
   を特徴とする補強材。 ２ 加熱溶融時の垂下を防止しうるような溶融粘
   度を附与するための物質がアスベスト粉からな
   り、このアスベスト粉を熱硬化性樹脂組成物中の
   ポリマー成分100重量部に対して２〜20重量部配
   合した特許請求の範囲第１項記載の補強材。 ３ 加熱溶融時の垂下を防止しうるような溶融粘
   度を附与するための物質が微粉末シリカとグリセ
   リンとの混合系からなり、これらを熱硬化性樹脂
   組成物中のポリマー成分100重量部に対して微粉
   末シリカで４〜10重量部、グリセリンで0.5〜３
   重量部配合した特許請求の範囲第１項記載の補強
   材。 ４ 繊維基材がガラス繊維布である特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の補強
   材。