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JP2858160B2 - Ａｌ合金製プレス成形板の接着構造 - Google Patents

Ａｌ合金製プレス成形板の接着構造

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JP2858160B2
JP2858160B2 JP2121999A JP12199990A JP2858160B2 JP 2858160 B2 JP2858160 B2 JP 2858160B2 JP 2121999 A JP2121999 A JP 2121999A JP 12199990 A JP12199990 A JP 12199990A JP 2858160 B2 JP2858160 B2 JP 2858160B2
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Honda Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１） 産業上の利用分野 本発明はAl合金製プレス成形板の接着構造、特に、Al
合金製プレス成形板における油性潤滑剤層を有する表面
に、エポキシ樹脂系接着剤を用いて別の部材を接着した
接着構造に関する。
（２） 従来の技術 現在、Al合金製プレス成形板の製作過程では、生産性
向上のため、その素材であるAl合金として表面に油性潤
滑剤層を有するものが用いられている。
このようなプレス成形板にエポキシ樹脂系接着剤を用
いて別の部材を接着する場合には、プレス成形板表面の
自然酸化皮膜が十分な耐久性を保有していないので、接
着作業に先立ってプレス成形板に脱脂処理を施して油性
潤滑剤層を除去した後化成処理を施して耐久性のある酸
化皮膜を形成している。
（３） 発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記のようにプレス成形板に脱脂処理
および化成処理を施していたのでは、工程数が多くなる
ため生産性の向上を図る上で支障を来している。
本発明は前記に鑑み、特定のエポキシ樹脂系接着剤を
用いることによって前記脱脂および化成処理を不要にし
得るようにした前記接着構造を提供することを目的とす
る。
B.発明の構成 （１） 課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、生産性向上のた
めにエステル系化合物を含有する油性潤滑剤層を表面に
有するAl合金製プレス成形板と、別の部材とを、前記油
性潤滑剤層に接するエポキシ樹脂系接着剤を用いて接着
した接着構造であって、前記接着剤が、エポキシ樹脂
と、脱水リン酸塩と、潜在性硬化剤とを含有し、前記エ
ポキシ樹脂が、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ゴム変
性ビスフェノール型エポキシ樹脂およびウレタン変性エ
ポキシ樹脂から選択される少なくとも一種と、前記油性
潤滑剤層に対して良好な相溶性を有するポリエステル型
エポキシ樹脂とよりなることを特徴とする。
（２） 作用 上記構成によれば、エポキシ樹脂のうち特にポリエス
テル型エポキシ樹脂を限定的に用いた接着剤にすること
によって、エステル系化合物を含有する油性潤滑剤層と
の間に良好な相溶性が得られ、また該ポリエステル型エ
ポキシ樹脂とビスフェノール型エポキシ樹脂等を組み合
わせることによって高い接着強度が発揮される。更には
上記ポリエステル型エポキシ樹脂及びビスフェノール型
エポキシ樹脂等の存在下で、接着剤中の脱水リン酸塩が
プレス成形板のAlイオンとキレート化合物を生成して、
プレス成形板表面に形成されている自然酸化皮膜の水分
等による強度低下を抑制するため、化成処理を行わずと
も防錆性が向上する。斯かる接着剤によれば、脱脂処理
および化成処理を行わなくても、プレス成形板と他の部
材とを強固に接着して、その接着構造の耐久信頼性を向
上させることが可能である。
（３） 実施例 第１図は自動車用車体パネル１における接着構造を示
す。その車体パネル１は、縁部相互間を接着されたAl合
金製プレス成形板としてのアウタパネル２と、別の部材
としてのAl合金製インナパネル３とよりなる。
第２図に明示するように、アウタパネル２は、その表
面に自然酸化皮膜４とエステル系化合物を含有する油性
潤滑剤層５とを有するAl合金板を用いてプレス成形され
たもので、インナパネル３との接着に当っては、第３図
に示すようにアウタパネル２の縁部において、潤滑剤層
５を有する表面にエポキシ樹脂系接着剤６を塗布し、次
いでその接着剤６の上にインナパネル３の縁部3aを、ア
ウタパネル２に折返し代ａを残して重ね合せ、その後ア
ウタパネル２の縁部をヘミング加工により折返すと共に
それにより形成されたＵ字形折曲げ部2aによりインナパ
ネル３の縁部3aを接着剤６を介して挟着するものであ
る。接着剤の加熱硬化処理は、車体パネル１の塗膜焼付
け工程で行われる。
前記Al合金板としては、Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Zn等を
含有する、JIS規格5000番代、6000番代として規定され
ているものが用いられる。
前記潤滑剤層５を構成する潤滑剤はＸコート（パーカ
コーポレーション社製、商品名）として公知のものであ
り、その成分は下記の通りである。
エステル系化合物 30重量％ 灯油系溶剤 65重量％ 防錆剤（カルボン酸バリウム） ５重量％ エステル系化合物としては、一般式、Ｃ（CH2OCOR）
４（但し、Ｒはアルキル基）で表わされるものが用いら
れている。
この潤滑剤の比重は0.803（20℃）、引火点は73℃、
粘度は2.77cSt（100℃）である。アウタパネル２に対す
る潤滑剤の塗布量は0.5〜2g/m2である。
前記接着剤は、エポキシ樹脂と、脱水リン酸塩と、潜
在性硬化剤とを含有し、熱硬化性である。
エポキシ樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ゴ
ム変性ビスフェノール型エポキシ樹脂およびウレタン変
性エポキシ樹脂から選択される少なくとも一種と、ポリ
エステル型エポキシ樹脂とよりなる。
ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノ
ールＡとエピクロルヒドリンとをアルカリ存在下で反応
させたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルＦにエピクロルヒドリンを反応させたビスフェノール
Ｆ型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ、ビスフェ
ノールＡのアルキレンオキサイド付加物のジグリシジル
エーテル等から選択されるエポキシ当量170〜230の液状
のものが用いられる。
ゴム変性ビスフェノール型エポキシ樹脂は、前記ビス
フェノール型エポキシ樹脂と、ブタジェン−アクリロニ
トリル共重合体ゴムまたはブタジェン−アクリロニトリ
ル（メタ）アクリル酸共重合体ゴムとの反応生成物であ
り、それは通常、前記ビスフェノール型エポキシ樹脂と
前記ゴムを重量比で5:1〜1:4の割合で配合し、その配合
物を80〜180℃の温度で反応させて得られる。この場
合、前記ゴムの乳化物から得られるゴム粉末と前記ビス
フェノール型エポキシ樹脂との反応生成物を用いること
も可能である。ビスフェノール型エポキシ樹脂とゴム変
性ビスフェノール型エポキシ樹脂とを併用する場合は、
ビスフェノール型エポキシ樹脂100重量部に対し、100〜
500重量部のゴム変性ビスフェノール型エポキシ樹脂を
配合する。ゴム変性ビスフェノール型エポキシ樹脂の配
合量が100重量部未満であるか、または500重量部を上回
ると、硬化後の接着剤において、可撓性と強靭性とのバ
ランスが損なわれる。
ウレタン変性エポキシ樹脂は、ポリオキシアルキレン
エーテルポリオールに過剰量のジイソシアネートを反応
させて、末端に遊離イソシアネート基を含有するウレタ
ンプレポリマーを得、これに一分子中に水酸基およびグ
リシジル基を有する化合物を反応させることによって調
製される。
ポリオキシアルキレンエーテルポリオールとしては、
分子量500〜50000、好ましくは1000〜30000のものを使
用する。ジイソシアネートとしては、トリレンジイソシ
アネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタ
レンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、
ヘキサメチレンジイソシアネート等が用いられ、特に、
トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシ
アネートが好ましい。ポリテトラメチレンエーテルグリ
コールとジイソシアネートとの反応は、NCO/OH当量比1.
05〜1.3、窒素雰囲気下60〜120℃、１〜６時間の条件で
行われる。
水酸基およびグリシジル基を有する化合物としては、
グリシドール、モノグリシジルエーテル、プロピレング
リコールモノグリシジルエーテル、ブタンジオールモノ
グリシジルエーテル、ヘキサンジオールモノグリシジル
エーテル、エポキシ樹脂等が用いられる。この化合物の
配合割合は、ウレタンプレポリマーのイソシアネート基
に対して水酸基が1.5〜5.0となるように設定され、反応
は温度80〜120℃にて、ウレタンプレポリマーのイソシ
アネート基が無くなるまで行われる。
ウレタン変性エポキシ樹脂は、硬化後の接着剤に良好
な可撓性を付与する硬化を有し、また車体パネル１の電
着塗装において、電着塗料の接着剤の抽出による汚染を
防止すると共に電着塗膜と接着剤とのなじみ性を向上さ
せる効果も有する。
前記ビスフェノール型エポキシ樹脂とウレタン変性エ
ポキシ樹脂とを併用する場合は、ビスフェノール型エポ
キシ樹脂100重量部に対し、50〜500重量部のウレタン変
性エポキシ樹脂を配合する。ウレタン変性エポキシ樹脂
の配合量が50重量部未満であると、硬化後の接着剤にお
いて、可撓性が失われる傾向となり、一方、500重量部
を上回ると、耐熱強度が低下して耐久性が損なわれるの
で望ましくない。ウレタン変性エポキシ樹脂の好ましい
配合量は、15〜50重量部である。
ポリエステル型エポキシ樹脂とは、カルボン酸とエピ
クロルヒドリンとの反応により得られるジグリシジルエ
ステル型エポキシ樹脂であり、ジグリシジルエステルと
しては、ジグリシジルフタレート、ジグリシジルテトラ
ヒドロフタレート、ジグリシジルヘキサヒドロフタレー
ト、ジメチルジグリシジルフタレート、ジメチルジグリ
シジルヘキサヒドロフタレート、ダイマー酸ジグリシジ
ルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエステル変性物等
が用いられる。特に、ダイマー酸ジグリシジルエステル
型エポキシ樹脂は、潤滑剤層５におけるエステル系化合
物との相溶性が良好である。
ポリエステル型エポキシ樹脂は、前記ビスフェノール
型エポキシ樹脂100重量部に対し、10〜100重量部の割合
で配合される。ポリエステル型エポキシ樹脂の配合量が
10重量部未満であると、潤滑剤層５に対する接着性が損
なわれる傾向にあり、一方、100重量部を上回ると硬化
後の接着剤が脆くなる。ポリエステル型エポキシ樹脂の
好ましい配合量は30〜70重量％である。
脱水リン酸塩とは、リン酸塩を100℃以上の温度下で
加熱乾燥して脱水したものである。リン酸塩には、トリ
ポリリン酸２水素アルミニウム（AlH2P3O10・2H2O）、
リン酸亜鉛（Zn3（PO4）２・nH2O、ｎ＝２〜３）等のア
ルミニウム塩や亜鉛塩が望ましい。加熱脱水処理は、15
0〜200℃で水分が2.0重量％以下になるまで行われる。
接着剤における脱水リン酸塩の配合量は５〜30重量％に
設定される。脱水リン酸塩の配合量が５重量％未満であ
ると、防食性が不充分となり、一方、30重量％を上回る
と、硬化後の接着剤が脆弱となり、自動車車体のヘミン
グ加工に適用される接着剤として好ましくない。
潜在性硬化剤としては、ジシアンジアミド、4,4′−
ジアミノジフェニルスルホン、イミダゾール誘導体（２
メチルイミダゾール、２−ｎ−ヘプタデシルイミダゾー
ル）、イソフタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラ
ジド、N,N−ジアルキル尿素誘導体、メラミン誘導体等
が該当し、これらの１種または２種以上が用いられる。
これら潜在性硬化剤は、80〜200℃で活性化するもので
あり、エポキシ樹脂100重量部に対して、当量以上とな
るように0.5〜30重量部配合される。
必要に応じて充填剤が用いられ、その充填剤としては
一般に使用されている、炭酸カルシウム、クレー、タル
ク、シリカ、金属粉、カーボン、フェライト等が該当す
る。接着剤における充填剤の配合量は５〜70重量％に設
定される。充填剤の配合量が５重量％未満であると、接
着剤の粘度が低下してその塗布作業時に接着剤が流れる
等の不具合を生じ、一方、70重量％を上回ると、硬化後
の接着剤が脆くなる。また必要に応じて、染料、顔料等
も配合される。
次に、接着構造の試験例について説明する。
先ず、エポキシ樹脂系接着剤に用いられるゴム変性ビ
スフェノール型エポキシ樹脂の製造について説明する。
水392重量部と、平均粒径0.016μｍの含水ケイ酸168
重量部とをボールミルを用いて12時間混合し、含水ケイ
酸の水分散液を得た。
この水分散液に、それをスタラで撹拌しながら、平均
１次粒子径0.2μｍ、固形分40％のカルボキシル化NBRラ
テックス（大日本インキ化学工業社製、商品名 ラクス
ター6541G）を240重量部配合し、その後10分間撹拌を続
けた。
この混合物を、噴霧乾燥機を用いて、入口温度200
℃、出口温度100℃、ディスク回転数24,000rpmの条件下
で乾燥した後、80メッシュの篩に通して、ゴム粒子の表
面にケイ酸微粉末を付着させた粒径177μｍ以下の粒子
を得た。この粒子における平均ゴム量は36.4重量％であ
った。
エポキシ樹脂（シェル化学社製、商品名 エピコート
828）100重量部に、前記粒子11重量部と充填剤（無水ケ
イ酸）５重量部とを配合し、その配合物を３本ロールを
用いて均一に混合してエポキシ樹脂組成物を得、次いで
その組成物を85〜95℃で反応させてゴム変性ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂を得た。
またリン酸塩であるトリポリリン酸第２水素アルミニ
ウムに、160℃、４時間の加熱乾燥処理を施して脱水リ
ン酸塩を調製した。
エポキシ樹脂系接着剤を下記の配合割合にて調製し
た。
ビスフェノール型エポキシ樹脂 （油化シェル社製、商品名 エピコート807） 15重量部 ゴム変性ビスフェノール型エポキシ樹脂 20重量部 ウレタン変性エポキシ樹脂 （旭電化工業社製、商品名 アデカEPU−73） 15重量部 ポリエステル型エポキシ樹脂 （岡村製油社製、IPU−22G） ５重量部 潜在性硬化剤 （ジシアンジアミド） ８重量部 脱水リン酸塩 15重量部 充填剤 （酸化鉄粉、BaO−Fe2O3粉） 20重量部 表面に前記潤滑剤層５を有する２枚のAl合金板（Al合
金製プレス成形板用素材、JIS 6083）を、前記エポキシ
樹脂系接着剤を用いて、180℃、30分間の加熱硬化条件
下で接着した。これを本発明における実施例とする。
比較のため、前記エポキシ樹脂系接着剤において、ポ
リエステル型エポキシ樹脂を除き、その配合量をビスフ
ェノール型エポキシ樹脂に加算してその配合量を20重量
部としたエポキシ樹脂系接着剤を調製し、これを用いて
前記同様の接着作業を行った。これを比較例とする。
接着強度として、実施例および比較例における前記加
熱硬化後の初期剪断強度と初期剥離強度を測定した。
また防錆性を比較するため、35℃の５％NaCl水溶液を
スプレー噴霧する、いわゆるソルトスプレーを30日間促
進試験した後、実施例および比較例における剪断強度を
測定し、次いでその値と初期剪断強度とを比較して強度
低下状況を調べた。
次表は前記考察結果を示す。
前記表から明らかなように、実施例比較例に比べて剪
断強度および剥離強度共に優れており、特に良好な耐食
性を有する。
これは、実施例におけるポリエステル型エポキシ樹脂
が潤滑剤層５に対して良好な相溶性を有し、またビスフ
ェノール型エポキシ樹脂等が高い接着強度を発揮し、そ
の上、脱水リン酸塩がAl合金板のAlイオンとキレート化
合物を生成して、Al合金板表面に形成されている自然酸
化皮膜の水分等による強度低下を抑制するので、脱脂処
理および化成処理を行わなくても、両Al合金板を強固に
接着して、その接着構造の耐久信頼性を向上させること
ができるからである。
なお、自動車用車体パネルとしては、フード、ルー
フ、ボンネット、ドア等が該当し、また本発明は車体フ
レーム、ラジエータ等にも適用される。
C.発明の効果 本発明によれば、プレス成形過程での生産性向上のた
めにエステル系化合物を含有する油性潤滑剤層を表面に
有するAl合金製プレス成形板と、別の部材とを、前記油
性潤滑剤層に接するエポキシ樹脂系接着剤を用いて接着
した接着構造であって、前記接着剤が、エポキシ樹脂
と、脱水リン酸塩と、潜在性硬化剤とを含有し、前記エ
ポキシ樹脂が、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ゴム変
性ビスフェノール型エポキシ樹脂およびウレタン変性エ
ポキシ樹脂から選択される少なくとも一種と、前記油性
潤滑剤層に対して良好な相溶性を有するポリエステル型
エポキシ樹脂とよりなるので、エポキシ樹脂のうち特に
ポリエステル型エポキシ樹脂を限定的に用いた接着剤に
することによって、エステル系化合物を含有する油性潤
滑剤層との間に良好な相溶性が得られる一方、該ポリエ
ステル型エポキシ樹脂とビスフェノール型エポキシ樹脂
等を組み合わせることによって高い接着強度が発揮され
る。更には上記ポリエステル型エポキシ樹脂及びビスフ
ェノール型エポキシ樹脂等の存在下で、脱水リン酸塩が
プレス成形板のAlイオンとキレート化合物を生成して、
プレス成形板表面に形成されている自然酸化皮膜の水分
等による強度低下を抑制し、化成処理を行わずとも防錆
性を向上させることができる。それらの結果、Al合金製
プレス成形板の表面に、そのプレス成形過程での生産性
向上のためにエステル系化合物を含有する油性潤滑剤層
が存するにも拘わらず、該表面に対し接着前に脱脂処理
および化成処理を特別に行うことなく該プレス成形板と
他の部材とを強固に接着することができるから、全体と
して生産性の向上を図りながら接着構造の耐久信頼性を
向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は車体パネルの
接着構造を示す断面図、第２図は車体パネル用アウタパ
ネルに接着剤を塗布した状態の拡大断面図、第３図は車
体パネル用アウタパネルおよびインナパネルの接着作業
を示す断面図である。 ２……アウタパネル（Al合金製プレス成形板）、３……
インナパネル（別の部材）、５……油性潤滑剤層、６…
…エポキシ樹脂系接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−79256（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−79282（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−27096（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B32B 15/08 C09J 5/00 C09J 163/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】生産性向上のためにエステル系化合物を含
    有する油性潤滑剤層（５）を表面に有するAl合金製プレ
    ス成形板（２）と、別の部材（３）とを、前記油性潤滑
    剤層（５）に接するエポキシ樹脂系接着剤（６）を用い
    て接着した接着構造であって、 前記接着剤（６）は、エポキシ樹脂と、脱水リン酸塩
    と、潜在性硬化剤とを含有し、 前記エポキシ樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂、
    ゴム変性ビスフェノール型エポキシ樹脂およびウレタン
    変性エポキシ樹脂から選択される少なくとも一種と、前
    記油性潤滑剤層（５）に対して良好な相溶性を有するポ
    リエステル型エポキシ樹脂とよりなることを特徴とす
    る、Al合金製プレス成形板の接着構造。
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