JPS62205151A

JPS62205151A - 高周波誘導加熱硬化用組成物

Info

Publication number: JPS62205151A
Application number: JP4797886A
Authority: JP
Inventors: Tomio Kanbayashi; 富夫神林; Yoshiaki Fujimoto; 藤本　嘉明; Akira Mogi; 茂木　晃
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1987-09-09

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、各種の金属、ガラスｍ維強化ポリエステル（
ＦＲＰ）等、種々の材料の接着に、あるいは、炭素繊維
やガラスＭ＆維強化のプラスチック（ＣＦＲＰ、ＧＦＲ
Ｐ）のバインダーとして有用な高周波誘導加熱硬化用組
成物に関するものである。

〔従来の技術〕

エポキシ樹脂と、その潜在性硬化剤、例えば、ジシアン
ジアミド、イミダゾール等とを配合してなる一液加熱硬
化型エボキシ接着剤が広く知られている。

また、樹脂中に磁性導電体粉を分散させておき、硬化に
あたっては、高周波を印加して、樹脂中に分散している
磁性導電体粉を発熱させて硬化させる高周波誘導加熱硬
化型接着剤も知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

−液液加熱硬化型イボキシ接着剤以下接着剤という。）
は通常的２Ｏ０℃に加熱すれば、速いもので１分以内、
遅いものでも５分以内に硬化が完了する。従って、接着
剤に磁性導電体粉を分散させておき、高周波を印加すれ
ば磁性導電体粉の発熱により接着剤が硬化し、短時間で
接着が完了する。

しかし、エポキシ樹脂は高温になると不安定となり、は
ぼ２８０℃以上で分解がはじまり、樹脂中に気泡を生じ
るようになる。また、さらに高温になると、完全に分解
して炭化するに至る。従って、接着剤を正常に硬化させ
るためには、温度を２８０℃、好ましくは２５０℃以下
の最適硬化温度に維持することが望ましい。

ところが、接着剤の加熱を高周波により行なう従来の高
周波誘導加熱硬化型接着剤の場合は、高周波を印加して
いる限り発熱が継続するため、上記の最適硬化温度を維
持することが困難である。そのため、最適硬化温度に維
持するためには、接着剤の温度を何らかの方法で検出し
、その温度と最適硬化温度との偏差をネガティブフィー
ドバックして、高周波の出力をコントロールする自動制
御装置が必要である。そこで、接着剤の温度を正確に検
出する検出手段と、精度と応答性のすぐれた制御手段と
が必要であるが、高性能であり、しかも、簡易・廉価な
制御システムを得ることが、従来、容易ではなかった。

本発明の目的は、このような温度自動制御装置を必要と
することなく、簡易・廉価に、最適温度をもって短時間
に硬化しうる高周波誘導加熱硬化用組成物を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明が採った手段にもと
づく高周波誘導加熱硬化用組成物は。

イ、エピコート（油化シェルエポキシ株製エポキシ樹脂
の商品名）等のエポキシ樹脂と、口、ジシアンジアミド
、イミダゾール系等のいわゆる潜在性硬化剤と、ハ、好ましくは、硬化促進剤と、二、いわゆるフェライト、特にＭｎ＊Ｚｎフェライト、
四・三酸化鉄等であって、そのキュリー点が１５０〜２
８０℃である磁性酸化鉄の粒状体とを撹拌・混練して製造した高周波誘導加熱硬化用組成物
である。

本発明に係る高周波誘導加熱硬化用組成物の構成成分の
それぞれについて説明する。

〈エポキシ樹脂〉本発明に係る高周波誘導加熱硬化用組成物の構成要素と
して使用するエポキシ樹脂には全く制限がなく、−液加
熱硬化型エポキシ接着剤において使用されるエポキシ樹
脂のいずれをも用いることができる。

これらのエポキシ樹脂は一般に分子量が小さく、加熱溶
融した時粘度が低下して接着剤層から流れ出すことがあ
り、このような場合には。

ポリエステル樹脂のごとき粘度保持剤を本発明組成物に
配合して、組成物の流出を防止することが望ましい。

〈硬化剤〉エポキシ樹脂の潜在性硬化剤としては、−液加熱硬化型
エポキシ接着剤の潜在性硬化剤として一般的に使用され
ているジシアンジアミド等のグアニジン系、あるいはイ
ミダゾール系や酸ヒドラジド系等を、何でも使用できる
が、なかでも特に通常の加熱温度よりも高い２Ｏ０℃程
度の高温で速く硬化し、かつ、高周波による急激な加熱
においても発泡や分解を生じないものが好ましい、この
ような目的からは特にアジピン酸ジヒドラジドやイソフ
タル酸ジヒドラジド等の酸ヒドラジド系（ＤＨ）とジシ
アンジアミドが好ましい、また、硬化剤の配合割合は。

エポキシ樹脂中のエポキシ基に対する等当量の０．８〜
１．５倍が好ましい。

（硬化促進剤）接着剤を高温で短時間に硬化させるためには、エポキシ
樹脂１００重量部に対し、０．１〜２．０重量部の硬化
促進剤の添加が好ましい、この目的で用いられる硬化促
進剤としては、−例として、２−フェニル−４−メチル
−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、あるいは。

２．４−ジアミノ−６（２′−メチルイミダゾリル−（
ｉ）　”ｔ　、エチル−８−トリアジン等のイミダゾー
ル系や、ベンジルジメチルアミン、２．４．６−トリス
（ジメチルアミン）フェノール等の第３級アミンが挙げ
られる。

〈磁性酸化鉄粒子〉磁性酸化鉄の粒状体の材料としては、一般には磁心材料
や磁気記録材料として多用されているものがあり、化学
式ＦｅＯ（ＯＨ）で表わされ。

結晶構造によりα、β、γに分類される含水酸化鉄やα
−ＦｅＯ（ヘマタイト）　、　ｙ　−Ｆｅ２Ｏ３（マグ
ネタイト）、Ｆｅ５ｏａ（マグネタイト）あるいはＭＯ
・　Ｆｅ２Ｏ３（は２価の金属）で表わされるいわゆる
フェライト等が挙げられる。

本発明において使用される磁性酸化鉄は、キュリー点（
消磁開始点）が１５０〜２８０℃であることを必須条件
とするが、　１００Ｋ　Ｈｚから１０ＭＨｚ程度の高周
波を印加することによ・り効果的に加熱できるものが適
している。更に高周波により効果的に加熱できる磁性酸
化鉄とじては、その磁気特性を示すヒステリシス曲線が
、磁界の強さを表わすＨ軸と交わる交点の値Ｈｅが１０
〜２Ｏ０エルステツドの範囲にあり、磁化の飽和点の大
きさσＳが５０（ｅｍｕ／ｇ）以上であるものが好適で
ある。

このような目的にかなうものの一つとしてはＭｎ会Ｚｎ
フェライトが挙げられる。

磁性酸化鉄の粒状体の形状や大きさに関しては市販され
ている程度のもので良く、またその配合割合いは樹脂１
００重量部に対して５０〜１００重量部とすることが望
ましい、配合割合いがこれより多いと接着剤としての凝
集力が低下し、一方少なければ高周波による加熱効率が
下ることになる。

〔作用〕

高周波誘導加熱の原理は、高周波磁場により導電体内部
に生じるうず電流積と磁性材のヒステリシス現象にもと
づくヒステリシス損とであることが知られているが、磁
性酸化鉄の高周波誘導による発熱は、そうちのヒステリ
シス損によるところがほとんどであると推定される。そ
の理由は、これらの磁性酸化鉄の粒子が酸化物であるた
め、電気抵抗が極めて大きく、うず電流が流れにくいこ
とである。

酸化鉄に限らず磁性体は、温度を高めていくと、そのキ
ュリー点において磁性を消失して消磁状態になる。よっ
て、うず電流積によっても高周波加熱される磁性体は別
であるが、主としてヒステリシス損によって高周波加熱
される酸化鉄は、高周波によっては、そのキュリー点以
上には加熱されないことになる。従って、キュリー点が
１５０〜２８０　’Ｏの範囲にある磁性酸化鉄を加熱硬
化型エポキシ樹脂組成物に均一に分散させ、高周波誘導
加熱を行なえば、温度はそのキュリー点に維持され、良
好な硬化物が得られる。

〔実施例および比較例〕

以下、実施例１〜３および比較例１〜４により″に晶［
１１Ｉｌ／贈岨する− まず、−液加熱硬化型エポキシ接着剤として、次の組成
からなる組成物を調製した。その組成は二ピコ−）８２
８　（油化シェルエポキシ＠製）９０重量部、エビコー
）１００９（油化シェルエポキシ株製）１０重量部、イ
ソフタル酸ジヒドラジド（硬化剤）　１３重量部、イミ
ダゾール系の硬化促進剤である２ＭＺ−Ａｚ　ｉ　ｎ　
ｅ　（四国化成■製）１．５重量部、粘度保持剤である
ＰＥＳ−１７０Ｐ（東亜合成化学工業■製、ポリエステ
ル樹脂）１０重量部である。

上記組成物に磁性酸化鉄粒子（粉末）としてキュリー点
が２Ｏ０℃のＨｎ＊Ｚｎフェライト８０重量部を加え、
撹拌してペースト状になった組成物を３本ロールに２回
通して練り合わせ、硬化剤、フェライト、エピコート１
００９等の粉末が均一に液状エポキシ樹脂中に分散した
ペースト状接着・剤を製造した。

この接着剤を使用し、厚さ３■で樹脂がポリエステルで
あるＦＲＰテストピースを、ＪＩＳ−に−６８５０に従
って接着し、引張剪断強度を測定した。加熱は加熱コイ
ルとして外径８■、内径６ｍｍの銅パイプをスプリング
状に２回巻きしたコイルを使用して出力　１．５Ｋ　Ｗ
、周波数４ＭＨｚ、発振時間２Ｏ秒の条件で高周波誘導
加熱により行なった（実施例１）。

以下実施例２．３、比較例１〜４においても、各種の鉄
あるいは酸化鉄粒子を高周波誘導による発熱体とし、エ
ポキシ樹脂および硬化剤については実施例と同様のもの
につき、実施例１と同様に樹脂がポリエステルであるＦ
ＲＰのテストピースを接着し、引張剪断強度を測定した
。

これらの結果を第１表にまとめた。第１表において、実
施例１〜３は本発明による接着剤を使用してＦＲＰｔ−
接着したものであり、３０秒の高周波加熱により、接着
剤は硬化し、強固な接着が得られている。他方、比較例
１〜３では、高周波加熱により急激に温度が上昇し、エ
ポキシ樹脂の分解温度を超えるため接着層が発泡し、特
に、比較例３では一部炭化まで進んでいるため、硬化物
は凝集力に乏しく、十分な接着強度は得られない。

参考例としての比較例４は、比較例２と同一組成の接着
剤により、高周波ではなく１５０°Ｃオーブン中で加熱
接着したものである。この場合、温度は一定に維持され
るので、良好な硬化物が得られ、接着強度は良好である
。ただし、「接着層の内部まで熱が伝わるのに時間を要
すること」、および「オーブン加熱であるため、テスト
ピース全体も加熱されることから、ＦＲＰの耐熱性との
関係で　１５０℃以上には加熱できないこと」により、
接着剤を完全に硬化させるためには３０分以上必要であ
る。

以上のように、本発明に係る高周波誘導加熱硬化用組成
物によれば、高周波加熱を効果的に利用できることにな
り、短時間で良好なエポキシ樹脂の硬化物が得られる。

本発明に係る高周波誘導加熱硬化用組成物は、エポキシ
樹脂による接着ばかりでなく、エポキシ樹脂無機物のバ
インダーとして、あるいは、封止剤として使用する場合
等にも有用である。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係る高周波誘導加熱硬化
用組成物は、イ、エピコート（油化シェルエポキシ株製エポキシ樹脂
の商品名）等のエポキシ樹脂と・口、ジシアンジアミド
、イミダゾール系等のいわゆる潜在性硬化剤と、ハ、好ましくは、硬化促進剤と、二５いわゆるフェライト、特にＭｎ＊Ｚｎフェライト、
四・三酸化鉄等であって、そのキュリー点が１５０〜２
８０℃である磁性酸化鉄の粒状体とが撹拌・混練された組成物であるので、高周波誘導加熱
されると、ヒステリシス損により上記の磁性酸化鉄が発
熱して温度が上昇するが、磁性酸化鉄として、その固有
のキュリー点がエポキシ樹脂の加熱硬化温度範囲にある
　１５０〜２８０℃のものを選択配合しているので、こ
のキュリー点に達すると消磁されて、自動的に高周波誘
導加熱硬化が停止し、この温度以上に加熱されることは
なく、選択されたエポキシ樹脂の最適硬化温度に自動的
に保持されるので、精巧な温度自動制御装置を必要とす
ることなく、極めて簡易・迅速に、最適条件をもって、
硬化接着することができる。

Claims

【特許請求の範囲】［１］エポキシ樹脂と潜在性硬化剤およびキュリー点が
１５０〜２８０℃の範囲にある磁性酸化鉄の粒状体とを
含有してなる高周波誘導加熱硬化用組成物。［２］前記磁性酸化鉄の粒状体は、含水酸化鉄と、α−
Ｆｅ＿２Ｏ＿３と、γ−Ｆｅ＿２Ｏ＿３と、Ｆｅ＿３Ｏ
＿４と、ＭＯ・Ｆｅ＿２Ｏ＿３（但し、Ｍは２価の金属
）とのグループより選択された磁性酸化鉄の粒状体であ
る特許請求の範囲第１項記載の高周波誘導加熱硬化用組
成物。［３］前記ＭＯ・Ｆｅ＿２Ｏ＿３の粒状体は、Ｍｎ・Ｚ
ｎフェライトの粒状体である特許請求の範囲第２項記載
の高周波誘導加熱硬化用組成物。