(57)【要約】接合部における接着剤の硬化を加速するとともに、織物ヒータを用いて構造を接合する方法が提供される。本方法は、接合表面に接着剤の層が施された接合される構造間に導電性織物ヒータを施すことを含む。接着剤層および織物ヒータが接合部に施されると、接着剤の硬化温度で接合部全体に均一に熱を生成するために圧力が加えられてヒータが通電され、それにより接着剤が均一または対称的に硬化される。接着剤の硬化後、ヒータは接合部において挟まれたままとなり、補強織物としての役割を果たす。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法であって、
接合される第１の構造の表面に第１の接着剤層を加え、
前記第１の構造の表面上の前記接着剤層に織物（fabric：布）ヒータを付加し、該織物ヒータは、導電性織物、２つのバスバー（bus bar）、および電源に接続するためのリード線を含み、
接合される第２の構造の表面に第２の接着剤層を付加し、
前記第２の構造の表面上の前記第２の接着剤層を前記第１の構造上の前記織物ヒータの露出表面と接触させ、それにより、前記織物ヒータが前記第１の構造の前記第１の接着剤層と前記第２の構造の前記第２の接着剤層との間に挟まれて、前記接合部が形成され、および
前記織物ヒータに通電して、前記接合部における温度を接着剤の硬化温度まで上昇させ、前記織物ヒータは硬化後に接合された構造の一部となること
を含む、少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項２】
前記導電性織物は不織布である、請求項１に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項３】
前記導電性織物は炭素繊維を含む、請求項１または２に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項４】
前記織物または前記炭素繊維は金属で被覆される、請求項３に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項５】
前記金属は、ニッケル、真鍮、および銀から成る群から選択される、請求項４に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項６】
前記バスバーは、銅、真鍮、および銀から成る群から選択される金属からできている、請求項１に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項７】
前記バスバーを前記織物ヒータに取り付けるための導電性接着剤をさらに含む、請求項６に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項８】
前記織物ヒータは有機バインダーまたは無機バインダーをさらに含む、請求項１または２に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項９】
前記有機バインダーは熱硬化性ポリエステルである、請求項８に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項１０】
前記無機バインダーはアルミナゾルである、請求項８に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項１１】
接合される前記第１の構造および前記第２の構造の表面を表面処理で処理し短絡を防止し、かつ／または接着を補助することをさらに含む、請求項１に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項１２】
接合される前記第１の構造および前記第２の構造の表面は導電性である、請求項１に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項１３】
前記接着剤層を施す前に、接合される前記第１の構造および前記第２の構造の表面に少なくとも１層の薄い非導電性織物層を配置し、誘電体層を形成することをさらに含む、請求項１または１２に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法であって、
接合される少なくとも２つの構造の接合表面にヒータ要素を付加し、該ヒータは、導電性織物および２つのバスバーを含み、ヒータ要素は接着剤で予備含浸されており、
電気リード線を前記バスバーに接触させ、かつ電源に接続し、前記ヒータを接合される前記構造間に挟み、電気リード線をバスバーに接触させ、かつ電源に接続し、および
前記ヒータに通電し、前記接着剤全体に均一に熱を生成し、前記接合部の局所温度を前記接着剤の硬化温度まで上昇させ、前記ヒータ要素は硬化後に接合された構造の一部となること
を含む少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【請求項１５】
前記バスバーおよび前記ヒータ要素には前記接着剤が予備含浸される、請求項１４に記載の少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の技術分野］
本発明は、構造を接合する接合部（bondline)における接着剤の硬化を加速する方法に関する。本発明によると、接着剤により層状に重ねられた対向する接合表面間の接合部に導電性織物を含むヒータが施され、当該ヒータは、接着剤を硬化させて表面同士を接合させるのに必要な熱を提供し、硬化／加熱プロセスが完了すると補強層としての役割を果たす。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２００２年６月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／３９２，４１６号の利益を主張する。
【０００３】
［発明の背景］
複数の構成要素から成る構造の設計および製造は、複合材料の使用、より具体的には締結具ではなく接着剤による構成部品の接合に依存することがますます増えてきている。接着剤を用いて基板または構造を接合することにより、生産処理量が増し、技術者はより大型でより複雑な部品を設計することができるようになった。しかしながら、このような複数の構成要素から成る構造の大型化および複雑化が進むにつれて、接着剤を用いてこのような構造を組み立てるために現在用いられているプロセスまたは方法では、業界に求められる時間およびコストが増加する。このような構造に関する困難の一面は、接着剤が十分に硬化するのに必要な時間および装置にある。
【０００４】
接着剤接合法が広く用いられ続けるとともにより短時間での硬化がますます望まれるため、接着剤製造業界は硬化プロセスを加速する、すなわち温度を局所的に上昇させることにより接着剤の硬化時間を加速するのに適した製品を提供している。これまでのところ、このような加速は「大型構成要素のオーブン硬化法」、または「誘導加熱」を用いた硬化による形態をとってきた。オーブン硬化は、複雑な複数の構成要素から成る部品を接着剤の硬化温度にした大型のオーブンに入れることにより行われる。あるいは、誘導加熱はより小型でより扱いやすい部品を対象としており、接着剤の加熱は、物体から一定の距離だけ離れて置かれた誘導装置を用いて局所的に熱を誘導することにより行われる。このような方法の欠点は多い。
【０００５】
具体的には、オーブン、特に航空宇宙市場に関連するオーブンにおける接着剤の硬化の加速に関連するコストは、以下のような効率の悪さ、すなわち、オーブン構造および周囲により消費されるエネルギーの無駄、部品全体を加熱する際のエネルギーの無駄、オーブン自体の資本出資、構成要素材料の変形の可能性、およびオーブンの定期保守のいくつかまたは全てに起因する可能性がある。
【０００６】
誘導法もまた、経常的ではないものの高コストを招く。誘導コイル装置の２つの主な構成要素、すなわちコイル構造および周波数発生回路は、互いに対応して設計される。１つのコイル構造部では接合作業ごとに満足な性能を得ることができないため、ユーザはいくつかの利用可能な構造から選択を行うことができねばならない。したがって、異なる作業を行う個々のシステムを考慮せねばならない。場合によっては、交換可能なコイル構造を提供する高価なシステムを用いねばならない。コイルおよび周波数発生器に加えて、誘導コイル加熱装置に必要な電磁妨害および無線周波妨害（ＥＭＩ／ＲＦＩ）シールドにより、機械のコストがかなり増加する可能性がある。
【０００７】
オーブンまたは誘導法の使用は、これらに関連するコストおよび効率の悪さに加えて、いずれも加熱柔軟性（heating flexibility）および／または温度制御が本質的に不足している。オーブンは大型の構造を収容するように作ることができるが、個々の場所を加熱するような柔軟性を有さない。これを示すのに適した例は、アセンブリ内に予め載置されているが現在の硬化サイクルに必要な高温に耐えることができない構成要素であろう。しかしながら誘導法は、小さい物体の周囲で、または大きい表面全体を局所的に／移動しながら大きい表面全体で用いることができる。とはいえ、誘導法の使用は、この使用により発生する磁界が不均一であることは言うまでもなく、サセプタから特定の距離内にある必要があることや、複雑な幾何学的形状に適さない（unlikely for）状況により制限される。
【０００８】
さらに、いくつかの誘導法、例えばFink他に付与された米国特許第６，０４３，４６９号、Wanthalに付与された米国特許第５，０７５，０３４号、およびGuilesに付与された米国特許第６，０５６，８４４号において概説される誘導方法では、不都合なことに接合強度に悪影響を与える材料を接合剤内に導入することが必要である。Fink他の方法は、金網状の「サセプタ」を用いて渦電流の発生を助けることにより、接合を達成する熱を供給する。同様に、WanthalおよびGuilesの方法は、同じ結果を得るために用いられる熱硬化性接着剤内の導電性粒子に依存しており、いずれも接着剤の効果的な接着特性が低下する。
【０００９】
上述の従来技術が接合剤を劣化させる一方で、Jacarusoに付与された米国特許第５，３８９，１８４号およびSobolに付与された米国特許第５，４９８，４４３号は、厚さ０．０１２インチ〜０．０２０インチ以上の接合部が形成される構造を接合する方法を開示している。このような規模の接合部の厚さは、接合強度に悪影響を与えるものとして知られている。
【００１０】
接着剤を硬化させるために接合部内に炭素繊維を用いることは当業者には既知である。例えば、Lambingに付与された米国特許第５，２２５，０２５号は、熱可塑性構造の接合を助ける抵抗要素としての役割を果たす一方向炭素繊維を高分子マトリクス内で利用する接着剤の硬化方法を開示している。例えばRomaniecに付与された米国特許第３，６２７，９８８号に開示されているように、接着剤を硬化させるために一方向繊維またはカーディングした繊維（carded fibers）を用いることにより、一方向の接合強度等の接合部における硬化特性が非対称的になる。本方法は、２つ以上の基板または構造を接合する際にオーブンまたは誘導加熱に必要な複雑で高価な装置の代わりにより簡単な技法を用いることにより、従来技術において直面していた欠点を克服することを目的とする。
【００１１】
［発明の概要］
本発明は、接合される表面間の接合部における接着剤の硬化を加速する方法を提供し、この方法により接着特性を改善する。特に、本方法は、接合部にヒータを配置するすなわち施すことを含み、ヒータは接合部に対する最小厚さを有する導電性繊維を含む。ヒータは、通電されると接合部において局所的に熱を発生して接合部の接着剤の硬化を加速することにより、接着剤が硬化すると最適な接合特性が得られる。
【００１２】
本発明の方法では、導電性織物から成る薄い抵抗ヒータが、接合される構造間に配置される。接合前に、接合される表面または導電性織物に硬化可能な接着剤が施され、温度を調節することができるように、単純な制御システムが織物に取り付けられる。さらに、本発明による接着剤を硬化する方法は、接合部に均一に熱を分布し、繊維補強材としての役割を果たす織布または不織布を接合部に設けることにより、硬化された接着剤の接着強度および均一性等の接合部特性を改善する。
【００１３】
構造を接合する方法は、少なくとも１つの接合部を有する接合される少なくとも２つの構造に適用することができ、本方法は、
接合される第１の構造の表面に第１の接着剤層を施すこと、
第１の構造の表面上の接着剤層に織物ヒータを施すことであって、織物ヒータは、導電性織物、２つのバスバー、および電源に接続するためのリード線を含む、織物ヒータを施すこと、
接合される第２の構造の表面に第２の接着剤層を施すこと、
第２の構造の表面上の第２の接着剤層を第１の構造上の織物ヒータの露出表面と接触させることであって、それにより、織物ヒータが第１の構造の第１の接着剤層と第２の構造の第２の接着剤層との間に挟まれて、接合部が形成される、接触させること、および
織物ヒータに通電することであって、それにより接合部における温度を接着剤の硬化温度まで上昇させ、織物ヒータは硬化後に接合された構造の一部となる、通電すること
を含む。
【００１４】
本発明の一実施形態では、少なくとも１つの接合部を有する構造を接合する方法は、
接合される少なくとも２つの構造の接合表面にヒータ要素を施すことであって、ヒータは、導電性織物および２つのバスバーを含み、接着剤が予備含浸される、ヒータ要素を施すこと、
電気リード線をバスバーに接触させ、かつ電源に接続することであって、ヒータは接合される構造間に挟まれる、電気リード線をバスバーに接触させ、かつ電源に接続すること、および
ヒータに通電することであって、それにより接着剤全体に均一に熱を生成し、接合部の局所温度を接着剤の硬化温度まで上昇させ、ヒータ要素は硬化後に接合された構造の一部となる、通電すること
を含む。
【００１５】
したがって有利には、本発明は、接合部硬化を加速する方法であって、ヒータが硬化プロセスにおけるエネルギー源となり、接合が完了すると、ヒータは接合された層間の繊維補強材としての役割を果たす、接合部硬化を加速する方法を提供する。したがって、本出願中では、ヒータは加熱／硬化プロセスが完了した後に接合された複合構造の一部となるため、「犠牲」ヒータと呼ばれる場合がある。
【００１６】
種々の形状およびサイズの２つ以上の基板が接合されるため、下側の基板は研磨、プライマー処理（priming：下塗り）等により準備され、続いて適切な寸法の適当な接着剤、すなわち接合が意図される領域のみを覆う接着剤で覆われる。表面材料は、金属、熱可塑性樹脂、複合材料（炭素／ケブラー、ガラス、および煉瓦等）を含むがこれらに限定されない任意の材料であってもよい。厚さ０．００１インチ〜０．００８インチ、ただし好ましくは０．００２インチ〜０．００５インチの導電性織物から成る抵抗織物要素が、接着剤の表面に配置される。導電性織物の両端は、例えば金属ストリップ（銅、アルミニウム、真鍮、ニッケル、および銀のストリップ等）からできているバスバーで終わり、取り付けられた電源からの電流の均一な分布をもたらす。バスバーすなわち金属ストリップの場所は、図面を参照して詳細な説明で概説するが、硬化サイクルが完了すると除去することができるように、接合部の外部にある。第２の上側の基板も同様に、研磨、プライマー処理等により準備され、続いて接着剤で覆われる。
【００１７】
接着剤を伴う上側基板は、導電性織物要素が接着剤層間に挟まれるように第１の下側基板上に配置される。最終的な加熱寸法は、接合が意図される領域のみが加熱されるような寸法である。制御電源からのリード線は、導電性接着剤を伴うかまたは伴わない、上記基板の外部に位置付けられる上記ヒータ上の金属ストリップに取り付けられる。クランプ、液圧プレス、真空バッグ、または当該技術分野で既知の任意の手段の形態で、圧力をアセンブリに加えることができる。圧縮力を加えるかまたは加えずにアセンブリが形成された後、織物要素は、可変の電圧または電流単位で交流または直流のいずれかで電源から通電される。適当な電圧が抵抗ヒータに供給され、必要な電流を誘導するとともに、所定の時間および速度で温度を上昇させて、接着剤の硬化速度の加速を促す。接合部に適用される硬化温度は用いられる接着剤のタイプによって異なり、この情報は通常は製造業者から供給される。加速した硬化サイクルが進行するにつれ、接着剤は繊維ヒータを通って流れ、これにより１つにまとめられ補強された複合構造が得られる。硬化の進行を監視するために熱電対を用いてもよい。当業者であれば熱電対の使用に精通している。
【００１８】
プライマーコート等の表面処理剤を接合前に基板に施して、接着を補助し、基板の接合部における誘電特性を改善してもよい。例えば、クロム酸陽極酸化剤（chromic acid anodizing agent）が基板に施された後に、Ｄｅｘｔｅｒ  Ｈｙｓｏｌ９２１０等の接着用プライマー（bond primer）が施される。接合部の接着剤が硬化すると、電源をオフにし、リード線を取り外して接合部を冷却させる。接合部が冷却されると、過剰な織物を接合部の外縁までトリミングし、接合プロセスが完了する。
【００１９】
本発明の一実施形態では、接合部を硬化させる方法は、接合される少なくとも２つの構造の接合表面間に本発明のヒータ要素を施すことを含み、ヒータには接着剤が予備含浸され、ヒータは導電性織物および２つのバスバーを含む。ヒータは、上述のような予めプライマー処理された接合される表面間に挟まれる。電気リード線はヒータ要素のそれぞれに取り付けられ、電源に接続される。接着剤全体に均一に熱を生成し、接合部の局所温度を接着剤の硬化温度まで上昇させるために、ヒータが通電される。接着剤が硬化すると、電源をオフにして接合部を冷却させる。冷却後、バスバーを含む過剰な織物ヒータ（複数可）をトリミングし、接合が完了する。
【００２０】
別の実施形態では、１つまたは複数のアセンブリを上記の方法またはそれらの組み合わせにより接合して、ユニット構造を形成することができる。この実施形態によると、各アセンブリが積み重ねられて、２つ以上の接合部を含む多層接合部構造が形成される。この実施形態では、全部の接合部におけるヒータからつながるリード線は電源に接続され、接合部は上述のように硬化される。接合される構造に応じて、複数の接合部を同時または順次に硬化させることができる。
【００２１】
本発明は、本発明の方法を用いて製造される製品にも関する。例えば、航空機およびバスまたは他の形態の輸送機関における収納庫（overhead storage bin：荷物収納棚）等、耐久性を高める必要がある製品、航空宇宙産業用製品等が挙げられる。
【００２２】
［詳細な説明］
本発明は、接合部における接着剤の硬化を加速する方法に関し、本方法は、接合される構造の向かい合う表面上に接着剤を施すこと、および接着剤により層状に重ねられた向かい合う表面間に導電性織物ヒータを施すことであって、それにより接合される構造間に織物ヒータが挟まれる、導電性織物ヒータを施すことを含む。形成されるアセンブリは圧縮することができ、続いてヒータが通電されて、接合部における温度が接着剤が硬化する温度まで上昇される。接合部で接着剤が硬化すると、ヒータへの通電が停止され、接合される構造の組成に応じて冷却室を用いるかまたは用いずに、接合部が室温に冷却される。導電性織物ヒータは接合された表面間に挟まれたまま残る。
【００２３】
本発明の織物ヒータは導電性繊維の層を含み、非常に薄く軽量であり、接合される構造の表面に接着剤がまだ施されていない場合、接着樹脂で包まれて接合部に施されることもできる。織物ヒータは、当該技術分野において既知であり天然に存在する材料または合成材料を含む種々の材料からできる任意の導電性繊維を含んでもよい。導電性織物または繊維は被覆されていなくてもよく、ニッケル、銀、または金等の金属で被覆されていてもよい。被覆繊維および非被覆繊維は単独で用いても組み合わせて用いてもよい。本発明の一実施形態では、導電性織物は不織布であり、非被覆炭素繊維またはニッケル被覆炭素繊維を含む。
【００２４】
本発明の一実施形態では、本方法で用いる織物ヒータは導電性繊維から成る不織布を含み、この不織布は有機バインダーまたは無機バインダーを含む。本発明のこの態様では、有機バインダーは例えば熱硬化性ポリエステルを含み、無機バインダーは例えばアルミナゾルを含む。
【００２５】
本発明の方法は、接合部で用いられる高温で硬化することができる任意の接着剤とともに適用することができる。これらの接着剤としては、熱硬化性接着剤、液体接着剤、ペースト接着剤、およびフィルム接着剤（ＳＭ３００およびＳＭ９４（Cytec Fiderit）、Ｈｙｓｏｌ９３３０．３（Hysol）等）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２６】
図１に示すように、接着剤はヒータ上に直接施すことができ、接着剤を含むヒータ８は、接合される構造１０の向かい合う表面すなわち対向表面に施される。続いてヒータは電源に接続され、接着剤の硬化温度に達するまで通電される。続いてヒータの通電が停止され、アセンブリが冷却される。その後、接合部からはみ出ている過剰な織物がある場合はそれが接合部構造の縁までトリミングされる。
【００２７】
図２に示す本発明の別の実施形態では、基板は非導電性材料１０から成り、キャリアを有するかまたは有さず、電気絶縁体としての役割を果たすかまたは果たさないフィルム接着剤１１が、２つの基板１０それぞれの近くの対向する側に施される。２つの基板１０間には導電性の加熱不織布２０が挟まれる。両端部に配置される銅箔１３により、電源に取り付けられるリード線２２から電流が均一に分布される。
【００２８】
本発明のこの実施形態および他の実施形態では、導電性織物ヒータは導電性の加熱不織布（non-woven heating fabric）を含む。このような織物ヒータの１つは、均質な特徴を有する不織布の作製等のための製紙タイプのプロセスでランダム配向の炭素短繊維から製造される。炭素繊維は、約１０〜９０重量パーセント、好ましくは１５〜５０重量パーセントのニッケル皮膜で被覆されてもよい。これらの織物の１つは、Thermion Systems InternationalによりＴｈｅｒｍｉｏｎ（商標）として市販されている。ニッケル皮膜の耐食性により、炭素のみの平方あたり約１５オームよりも低い平方あたり約０．３オームの抵抗が得られ、それによりあまり高価ではない電源１３を用いることができ、他の高抵抗加熱タイプに関連する高電圧安全対策を取る必要が事実上ない上に、金属箔または金属線にわたる接合部強度に関して利益が得られるという理由から、銅皮膜よりもニッケル皮膜を用いる方がよいことがわかった。図３は、本発明のこの実施形態の断面図を示す。
【００２９】
図３に示すように、接合部は、２層の基板１０と、銅バスバー１３を有する織物ヒータ２０と、フィルム接着剤層１１とを含む。接合直後を示すこの実施形態では、織物ヒータはバスバーが取り付けられたままで接合部からはみ出ている。この例は、単一接合部の硬化も示している。硬化後に接合部からはみ出ているいかなる過剰な織物ヒータもトリミングされて、プロセスが終了する。図３のトリミングされた最終構成要素を図４に示す。図７を参照して説明するように、この方法によって複数の接合部を硬化させることができる。
【００３０】
本発明の代替の実施形態を図５に示す。図５は、基板１０が導電性である可能性があり、接着剤１１が十分な電気絶縁の役割を果たさない実施形態にも関する。この実施形態では、絶縁性キャリアを施すことにより、または短絡を防止する薬剤で基板の表面を処理することにより、基板が接合部において絶縁される。このような場合、薄いガラス織物（glass fabric：ガラス布）等の１つまたは複数の絶縁材料層１２が、接着剤層と導電性基板それぞれとの間に配置される。図６は、バスバー１３と、接合部からはみ出ている織物ヒータ２０と、接着剤層１１と、薄いガラス織物等の１つまたは複数の絶縁材料層とを有して示される、接合直後の図５に示す実施形態の断面図を示す。
【００３１】
図７は複数接合部硬化配置を示す。この実施形態では、複数の接合部の同時硬化を加速するために、基板１０の層、接着剤１１、織物ヒータ２０が順次重ねて配置されている。この実施形態では、各接合部は上述のように準備され、硬化される接合部の数および電源またはコンセントの利用可能性に応じて、ヒータが同時に通電されてもよい。
【００３２】
図８は、接合部が互いに対して直交して配置される、複数接合部硬化の代替の配置を示す。この配置では、水平接合部のバスバーは紙面に対して水平に延び、垂直接合部のバスバーは紙面に対して垂直および平行に延びる。図８では、断面図に垂直接合部のバスバーは示されていない。この実施形態では、各接合部は単一接合部を硬化する方法を参照して上述したように組み立てられて硬化される。
【００３３】
本発明の別の実施形態では、真空バッグ（図面には示さない）を用いて接着構造を強化し、金属バスを導電性織物に密着（intimacy）させ、導電性接着剤または複雑なジグは必要ない。
【００３４】
本発明の別の実施形態では、犠牲織物ヒータには、金属ストリップを伴うかまたは伴わずに接着剤が予備含浸されるため、接合部内にはヒータおよび接着剤層が一組（single unit）しか必要ない。
【実施例１】
【００３５】
以下の実施例では本発明の接合プロセスを説明する。
【００３６】
厚さ０．１２５インチ、長さ１５．０インチ、および幅７．０インチの２枚のアルミニウムシートの接合側面を誘電プライマー（dielectric primer）で処理し、Cytec FiberiteのＦＭ９４Ｍ  １２０℃硬化エポキシフィルム接着剤で覆い、同じ寸法に切断した。７ｇ／ｍ２のニッケルで被覆して１６．０インチ×７．０インチに切断した１０ｇ／ｍ２の炭素繊維不織布から成るＴｈｅｒｍｉｏｎ（商標）織物ヒータを、接着剤層間に挟み、２枚のアルミニウムシートを合わせる際にその各端でヒータ織物が確実に０．５インチ露出するようにした。厚さ０．００２インチ×長さ７．０インチ×幅０．５インチの銅箔バスバーを露出したヒータ織物上に載せ、アセンブリを真空バッグ（図示せず）内に入れた。ＰＩＤ型温度コントローラによりアセンブリに電圧を加え、外面に配置された熱電対により測定したところ３℃／分の速度で構造の温度を上昇させるのに十分な電力を供給した。熱電対は、先行試験の際の接合部の内部温度を基準とした。１２０℃に達するまで温度を上昇させ続け、アセンブリをこの温度で１時間維持した。自然対流および自然放散（natural convention and radiation）により冷却を行い、室温に達するまで続け、室温になった時点でアセンブリをバッグから取り出して縁をトリミングした。
【００３７】
図２は構造の細部を示し、図９および図１０は、温度上昇中の上面の温度プロファイルおよびサイクルをそれぞれ示す。図９は、１２０℃までの昇温中の接合部の赤外線画像を示す。図９に示すように、赤外線画像は均質で対称的であり、これは硬化の際の接着剤の加熱が均一であることを示す。図１０は、硬化サイクル中の入力電圧を示す実験のグラフ図を示す。図１０において見られるように、用いられる接着剤は最高硬化温度に素早く達することができ、接着剤の硬化は１時間未満で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】接合前に接着樹脂に埋め込まれる本発明の犠牲ヒータを用いて接合される、典型的な１つのコーナージョイントを示す図である。
【図２】接着剤層、抵抗織物ヒータ、ならびに関連のリード線および電源を用いた２つの基板の接合を示す、本発明の一実施形態の概略図である。
【図３】接合部外のヒータの過剰部分をトリミングする前の、図２の実施形態の断面図である。
【図４】図３に示す断面図の、織物ヒータの縁がトリミングされた状態を示す図である。
【図５】関連のリード線および電源も示される、導電性基板に関する本発明の代替の実施形態の図である。
【図６】トリミング前の導電性基板を含む一実施形態の断面図である。
【図７】複数接合部積層構成を含む本発明の方法を示す図である。
【図８】接合部が互いに対して垂直である、代替の複数接合部構成を示す図である。
【図９】本発明の昇温または硬化プロセス中に得られる赤外線画像の写真である。
【図１０】本発明の方法を用いる場合の入力電圧および硬化サイクルを示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年4月30日(2004.4.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着剤で構造を接合する方法であって、
少なくとも１つの接合部を有する少なくとも２つの構造の接合表面にヒータ要素および前記接着剤を付加し、前記ヒータ要素は、導電性織物、２つのバスバー、および電源につながるリード線を含み、前記導電性織物は、金属で被覆されるか、または金属被覆炭素繊維を含み
織物ヒータに通電して前記接合部の温度を前記接着剤の硬化温度まで上昇させて、接合構造を接合し、前記ヒータ要素は硬化後に接合された構造の一部となること
を含む、接着剤で構造を接合する方法。
【請求項２】
接合される第１の構造の表面に第１の接着剤層を施すステップと、
接合される第２の構造の表面に第２の接着剤層を施すステップと、
前記第２の構造の表面上の前記第２の接着剤層を前記第１の構造上の前記織物ヒータの露出表面と接触させて、前記織物ヒータを前記第１の構造の前記第１の接着剤層と前記第２の構造の前記第２の接着剤層との間に挟み、前記接合部を形成すること
をさらに含む、請求項１に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項３】
前記ヒータには前記接着剤が予備含浸される、請求項１に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項４】
前記ヒータおよび前記バスバーには前記接着剤が含浸される、請求項１に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項５】
前記導電性織物は不織布である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項６】
前記導電性織物は炭素繊維を含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項７】
前記金属は、ニッケル、真鍮、および銀から成る群から選択される、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項８】
前記バスバーは、銅、真鍮、および銀から成る群から選択される金属からできている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項９】
導電性接着剤を用いて前記バスバーを前記織物ヒータに取り付けることをさらに含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項１０】
前記織物ヒータは有機バインダーまたは無機バインダーをさらに含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項１１】
前記有機バインダーは熱硬化性ポリエステルである、請求項１０に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項１２】
前記無機バインダーはアルミナゾルである、請求項１０に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項１３】
接合される前記第１の構造および前記第２の構造の表面を表面処理剤で処理し短絡を防止し、かつ／または接着を補助することをさらに含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項１４】
接合される前記第１の構造および前記第２の構造の表面は導電性である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【請求項１５】
前記接着剤層を施す前に、前記第１の構造および前記第２の構造の接合表面に少なくとも１層の薄い非導電性織物層を配置して、誘電体層を形成することをさらに含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接着剤で構造を接合する方法。
【国際調査報告】
2005536583.tif 000013
2005536583.tif 000014
2005536583.tif 000015