(57)【要約】【課題】マスチック接着剤に由来する歪みを低工数および低コストで予測および判定できる、歪判定方法を提供すること。【解決手段】マスチック接着剤を所定温度に加熱および冷却し、マスチック接着剤の熱膨張係数を算出する工程と、マスチック接着剤を被着体に塗布し、所定温度に加熱および冷却した時の被着体の形状を、マスチック接着剤の熱膨張係数、および、被着体の三次元モデルに基づいて、ＣＡＥシミュレーションにより三次元データとして算出する工程と、ＣＡＥシミュレーションにより算出された三次元データに基づいて、被着体の曲率を解析し、被着体における歪みの大きさを数値化した歪強さを求める工程と、歪強さが所定の閾値の範囲内であるか否かを判定する工程とを備える歪判定方法により、マスチック接着剤を被着体に塗布し所定温度に加熱および冷却した時に生じる被着体の歪みを、予測および判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスチック接着剤を被着体に塗布し所定温度に加熱および冷却した時に生じる被着体の歪みを、予測および判定する歪判定方法であって、
前記マスチック接着剤を所定温度に加熱および冷却し、前記マスチック接着剤の熱膨張係数を算出する工程と、
前記マスチック接着剤を前記被着体に塗布し、所定温度に加熱および冷却した時の前記被着体の形状を、前記マスチック接着剤の前記熱膨張係数、および、前記被着体の三次元モデルに基づいて、ＣＡＥシミュレーションにより三次元データとして算出する工程と、
前記ＣＡＥシミュレーションにより算出された前記三次元データに基づいて、前記被着体の曲率を解析し、前記被着体における歪みの大きさを数値化した歪強さを求める工程と、
前記歪強さが所定の閾値の範囲内であるか否かを判定する工程と
を備えることを特徴とする、歪判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪判定方法に関し、詳しくは、マスチック接着剤を被着体に塗布し、所定温度に加熱および冷却した時に生じる被着体の歪みを予測および判定する歪判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マスチック接着剤は、熱硬化性樹脂、熱硬化性ゴムなどの熱硬化性材料を含む接着剤であって、例えば、自動車のボンネット、ドア、ルーフなどにおいて、外板パネルと、リ−ンフォースメントなどの補強材とを接着する接着剤として用いられている。
【０００３】
また、マスチック接着剤は、通常、防振性、緩衝性、充填性などの観点から、発泡剤を含有しており、熱硬化時に発泡して、体積膨張する。
【０００４】
例えば、車両を構成する車両用部材の接合構造において、熱発泡性を有する接着剤が用いられること、また、接着剤が車両用部材の接合面に塗布された後、接着剤が加熱発泡されることが、知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１６０５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、熱発泡性の接着剤は、加熱時に発泡および膨張した後、冷却時に収縮するため、その体積変化に伴って部材の接着部分に歪み（面ヒケ、膨らみなど）を生じる場合がある。とりわけ、近年では、低コスト化および軽量化を図るため、外板パネルなどの部材を薄板化することが要求されているが、薄板化された部材を用いると接着部分に歪みが生じやすくなる。
【０００７】
このような場合、実際に接着された部材を目視で確認し、その接着部分に歪みが生じていた場合には、各部材を厚板化して再試行するというトライアンドエラーにて対処されている。しかし、そのような対処では、工数およびコストがかかるという不具合がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、マスチック接着剤に由来する歪みを低工数および低コストで予測および判定できる、歪判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明［１］は、マスチック接着剤を被着体に塗布し所定温度に加熱および冷却した時に生じる被着体の歪みを、予測および判定する歪判定方法であって、前記マスチック接着剤を所定温度に加熱および冷却し、前記マスチック接着剤の熱膨張係数を算出する工程と、前記マスチック接着剤を前記被着体に塗布し、所定温度に加熱および冷却した時の前記被着体の形状を、前記マスチック接着剤の前記熱膨張係数、および、前記被着体の三次元モデルに基づいて、ＣＡＥシミュレーションにより三次元データとして算出する工程と、前記ＣＡＥシミュレーションにより算出された前記三次元データに基づいて、前記被着体の曲率を解析し、前記被着体における歪みの大きさを数値化した歪強さを求める工程と、前記歪強さが所定の閾値の範囲内であるか否かを判定する工程とを備える、歪判定方法を含んでいる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の歪判定方法では、マスチック接着剤の熱膨張係数、および、被着体の三次元モデルに基づいて、ＣＡＥシミュレーションにより三次元データを算出し、その三次元データに基づいて、被着体の曲率を解析し、歪みの大きさを数値化した歪強さを求める。そして、その歪強さに基づいて合否を判定する。
【００１１】
このような歪判定方法によれば、実際に接着する前に歪みの発生を予測できるため、実際の再試行を要することなく、低工数化および低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の歪判定方法の判定対象の一例としてのルーフパネルを備える車両の概略斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す車両におけるルーフパネルの底面図である。
【図３】図３は、本発明の歪判定方法の一実施形態のフロー図である。
【図４】図４は、マスチック接着剤の熱膨張係数の測定方法を示す概略図である。
【図５】図５は、歪強さを被着体のイメージデータにマッピングした図である。
【図６】図６は、図５のＡ−Ａ線に沿った歪強さを出力したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１および図２において、車両１は、金属鋼板からなる車体２を備えている。
【００１４】
車体２は、例えば、ルーフパネル４、フードパネル５、フロントフェンダーパネル６、サイドパネル７、ドアパネル１４、バックドアパネル１５などのパネル部材を備えており、それらに囲まれた車室を形成している。
【００１５】
パネル部材の厚みは、例えば、１．０ｍｍ以下である。
【００１６】
また、低コスト化および軽量化を図る観点から、パネル部材は、薄板化される。このような場合、パネル部材の厚みは、好ましくは、０．７ｍｍ以下である。
【００１７】
このような車体２において、例えば、ルーフパネル４の下面（車室側）には、図１において破線で示されるように、複数（図１では３つ）のリーンフォースメント１０が、車両前後方向に間隔を隔てて備えられている。
【００１８】
リーンフォースメント１０は、ルーフパネル４の張り剛性を向上させる金属製補強材であって、ルーフパネル４を下方から支持するように架設されており（図１破線参照）、マスチック接着剤１１を介してルーフパネル４に接着されている（図２実線参照）。
【００１９】
マスチック接着剤１１は、熱硬化および熱発泡性の接着剤であって、例えば、熱硬化性材料（熱硬化性樹脂、熱硬化性ゴムなど）と、発泡剤（有機発泡剤、無機発泡剤など）とを含有し、さらに、必要により、充填剤、架橋剤、軟化剤などを含有している。このようなマスチック接着剤１１としては、特に制限されず、公知のマスチック接着剤が挙げられる。
【００２０】
マスチック接着剤１１によってルーフパネル４とリーンフォースメント１０とを接着する方法は、特に制限されないが、例えば、まず、被着体の一方（例えば、リーンフォースメント１０）の表面に、マスチック接着剤１１を、互いに所定間隔を隔てて複数（例えば、６つ）配置する。
【００２１】
次いで、この方法では、ルーフパネル４とリーンフォースメント１０とを、それらの間にマスチック接着剤１１が介在するようにして、当接させる。これにより、被着体の他方（例えば、ルーフパネル４）にもマスチック接着剤１１が塗布される。
【００２２】
その後、この方法では、マスチック接着剤１１を加熱する。
【００２３】
加熱条件は、マスチック接着剤１１の種類などに応じて、適宜設定される。加熱条件として、具体的には、加熱温度が、例えば、１５０℃以上、好ましくは、１６０℃以上であり、例えば、２００℃以下、好ましくは、１８０℃以下である。
【００２４】
また、上記温度に到達するまでの昇温時間が、例えば、５分以上、好ましくは、１０分以上であり、例えば、６０分以下、好ましくは、３０分以下である。
【００２５】
また、上記温度における維持時間が、例えば、１０分以上、好ましくは、２０分以上であり、例えば、６０分以下、好ましくは、３０分以下である。
【００２６】
また、この方法では、加熱されたマスチック接着剤１１を、冷却（放冷）する。
【００２７】
冷却後の温度は、例えば、室温であり、例えば、１０℃以上、好ましくは、１５℃以上であり、例えば、３０℃以下、好ましくは、２５℃以下である。また、冷却時間（放冷における所要時間）は、例えば、０．５時間以上、好ましくは、１時間以上であり、例えば、５時間以下、好ましくは、３時間以下である。
【００２８】
なお、加熱条件が上記範囲であれば、加熱のタイミングは特に制限されず、例えば、ルーフパネル４の塗装時の焼付により、マスチック接着剤１１を加熱し、その後、冷却することもできる。
【００２９】
そして、このような方法により、マスチック接着剤１１を発泡および硬化させることができ、ルーフパネル４とリーンフォースメント１０とを接着することができる。
【００３０】
一方、加熱により発泡および膨張したマスチック接着剤１１は、冷却時に収縮する。そのため、マスチック接着剤１１の体積変化に伴って、被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）の一部、具体的には、例えば、ルーフパネル４の接着部分などに、歪み（面ヒケ、膨らみなど）を生じる場合がある。
【００３１】
そして、歪強さ（歪みの大きさを数値化した歪強さ）が、製品として許容できない程度である場合には、被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）の材質および厚みや、マスチック接着剤１１の種類などを変更することが要求される。
【００３２】
そこで、本発明では、上記の歪み、すなわち、マスチック接着剤１１を被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）に塗布し、上記の所定温度に加熱および冷却した時に生じる歪みを、以下の方法で予測および判定する。
【００３３】
より具体的には、この方法では、まず、マスチック接着剤１１を単体で所定温度に加熱および冷却し、マスチック接着剤１１の熱膨張係数を算出する（図３のステップＳ１）。
【００３４】
マスチック接着剤１１の熱膨張係数を算出する方法は、特に制限されないが、例えば、図４に示すように、粘弾性試験（ずり試験）機の圧縮治具（平行平板型治具）１２に、所定量のマスチック接着剤１１を挟み込み、圧縮治具１２の面間距離を所定値に設定する。
【００３５】
そして、マスチック接着剤１１に所定の荷重を加えながら、マスチック接着剤１１を、上記した加熱条件と同じ加熱条件で加熱および冷却（放冷）する。
【００３６】
このとき、圧縮治具１２の面間距離を測定することにより、マスチック接着剤１１の温度変化に伴う体積変化を測定する。
【００３７】
そして、マスチック接着剤１１の温度変化と、その温度変化に伴う体積変化との関係から、公知の方法によって、熱膨張係数（線膨張係数）を算出する。
【００３８】
マスチック接着剤１１の熱膨張係数は、マスチック接着剤１１の種類により異なるが、例えば、０．０５×１０−３／℃・ｍ以上、１．５×１０−３／℃・ｍ以下である。
【００３９】
次いで、この方法では、マスチック接着剤１１に由来する被着体の変位を、ＣＡＥシミュレーションにより三次元データとして算出する（図３のステップＳ２）。
【００４０】
より具体的には、この工程では、まず、公知のＣＡＥシミュレーション用ソフトウェアに、被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）の三次元モデル、および、その被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）に塗布されるマスチック接着剤１１の三次元モデルを入力する。
【００４１】
また、この工程では、上記の方法で算出されたマスチック接着剤１１の熱膨張係数を、ＣＡＥシミュレーション用ソフトウェアに入力する。
【００４２】
また、必要に応じて、例えば、被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）の材質および自重、例えば、マスチック接着剤１１の組成などを、適宜、ＣＡＥシミュレーション用ソフトウェアに入力する。
【００４３】
また、必要に応じて、実製品において溶接などで固定されており、変形が不可能である変形不可部位、および、実製品において固定されておらず、変形が可能である変形可能部位などを設定する。
【００４４】
そして、この工程では、被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）およびマスチック接着剤１１を上記の所定温度に加熱および冷却した場合の形状変化を、ＣＡＥシミュレーション用ソフトウェアにより予測する（ＣＡＥシミュレーション）。
【００４５】
これにより、加熱および冷却した場合の被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）の形状を、三次元データとして算出する。
【００４６】
次いで、この方法では、被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）の曲率を解析し、被着体における歪強さ（歪みの大きさを数値化した歪強さ）を求める（図３のステップＳ３）。
【００４７】
より具体的には、この工程では、上記のＣＡＥシミュレーションにより算出された被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）の外形形状を示す三次元データに基づいて、例えば、特許第５３９５４７０号に記載の方法により、被着体の曲率を解析する。
【００４８】
これにより、被着体の各部分における初期形状からの歪強さを、歪値として出力する。
【００４９】
また、必要に応じて、特許第５３９５４７０号に記載の方法により、被着体における歪強さを濃度データに変換し、被着体のイメージデータにマッピングして出力する。より具体的には、図５が参照されるように、ルーフパネル４のイメージデータ（図２参照）に、歪強さを、例えば、色の濃度データとしてマッピングして出力する。
【００５０】
その後、この方法では、上記で得られた歪強さが、所定の閾値の範囲内であるか否かを判定する（図３のステップＳ４）。
【００５１】
すなわち、この工程では、予め、製品として許容される歪みの閾値、換言すれば、製品として許容される歪強さの限界値が、設定される。
【００５２】
許容される歪強さとしては、例えば、−５０以上、好ましくは、−３０以上であり、例えば、＋５０以下、好ましくは、＋３０以下である。
【００５３】
なお、歪強さが負の値であるとき、被着体に面ヒケなどの凹状歪みが生じており、一方、歪強さが正の値であるとき、被着体に膨らみなどの凸状歪みが生じているものとする。
【００５４】
また、製品として許容される歪強さの限界値（閾値）は、実際には、製品を目視で確認した場合において許容される歪強さと対応させて、設定する。
【００５５】
そして、被着体の所定部分（例えば、ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０と、マスチック接着剤１１との接触部分）における歪強さを出力し、その歪強さと、上記の閾値とを対比する。
【００５６】
例えば、図６が参照されるように、図５のＡ−Ａ線に沿った歪強さを出力し、その歪強さ（図６の実線）と、予め設定された上記の閾値（図６の破線）とを対比する。
【００５７】
そして、歪強さが、上記した閾値の範囲内であれば、製品として合格とされる。また、歪強さが、上記した閾値の範囲外であれば、製品として不合格とされる。
【００５８】
このような歪判定方法により、マスチック接着剤１１を被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）に塗布し所定温度に加熱および冷却した時に生じる被着体（ルーフパネル４およびリーンフォースメント１０）の歪みを、予測および判定することができる。
【００５９】
そして、歪強さが、製品として許容できない程度である場合には、被着体の材質および厚みや、マスチック接着剤１１の種類などの入力データを変更し、再度、上記の歪判定方法によって、歪みを予測および判定する。
【００６０】
このような歪判定方法によれば、実際に接着する前に歪みの発生を予測できるため、実際の再試行を要することなく、低工数化および低コスト化を図ることができる。
【００６１】
なお、上記した説明では、マスチック接着剤１１により接着される被着体として、ルーフパネル４を挙げているが、被着体としては、上記に限定されず、例えば、フードパネル５、フロントフェンダーパネル６、サイドパネル７、ドアパネル１４、バックドアパネル１５などの各種パネル部材が挙げられる。
【００６２】
すなわち、フードパネル５、フロントフェンダーパネル６、サイドパネル７、ドアパネル１４、バックドアパネル１５などの各種パネル部材と、リ−ンフォースメント１０とが、マスチック接着剤１１により接着される場合、そのマスチック接着剤１１に由来する歪みを、上記の歪判定方法により予測および判定することができる。
【符号の説明】
【００６３】
４    ルーフパネル
１０  リーンフォースメント
１１  マスチック接着剤
【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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