(57)【要約】【課題】ろう付け（ろう材結合）に替えて接着剤結合することに起因する問題点を発生させることのない接着剤被覆金属材（プレコート材）を提供すること。【解決手段】金属母材にエポキシ系接着剤の固状（Ｂ状態）被膜を全面又は部分的に被覆させた接着剤被覆金属材。固状被膜（Ｂ状態）が、常温における粘弾性及び伸びが所定値以上を示すものとし、表面粘着性を有せず、かつ、機械加工に耐える被膜密着性を有するものとする。さらに、加熱流動時の粘弾性を所定値以下を示すものとすることにより、加熱接着時の接着面積を確保できる流動性を有するものとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属母材にＢ状態のエポキシ系接着剤の固状被膜を全面的又は部分的に被覆させた接着剤被覆金属材において、
前記固状被膜（Ｂ状態）が、４０℃以下における粘弾性（回転型粘度計：１．０ｍｍｔ×１６ｍｍφ円板；以下同じ）１．０×１０５Ｐａ以上、伸び（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７；以下同じ）１０％以上を示し、１５０℃以上における粘弾性１．０×１０２Ｐａ以下を示すものであることを特徴とする接着剤被覆金属材。
【請求項２】
前記固状被膜が、４０℃以下における粘弾性１．０×１０５〜１．０×１０７Ｐａ、伸び１０〜３００％を示し、１５０℃以上における粘弾性１．０〜１．０×１０２Ｐａを示すものであることを特徴とする請求項１記載の接着剤被覆金属材。
【請求項３】
前記接着剤被膜を形成するエポキシ系接着剤が、多官能固形エポキシ樹脂に液状エポキシ樹脂を混合して、上記４０℃以下における粘弾性を示す範囲となるように調製したものであることを特徴とする請求項１又は２記載の接着剤被覆金属材。
【請求項４】
前記エポキシ系接着剤の硬化剤がジシアンジアミドであることを特徴とする請求項３記載の接着剤被覆金属材。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の接着剤被覆金属材から形成されてなる熱交換器。
【請求項６】
前記接着剤被覆金属材からプレス加工した伝熱プレートを接着させて製造するものであることを特徴とする請求項５記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属母材に固形（Ｂ状態）のエポキシ系接着剤被膜を全面又は部分的に被覆させた接着剤被覆金属材、いわゆるプレコート材に関する。
【０００２】
ここでは、多数枚の伝熱プレートを接着剤結合させて熱交換通路群（コア部）と熱媒体導入・導出部（分配・集合タンク部）とを一体形成した熱交換器に適用する場合を例にとり説明をするが、これに限られるものではない。
【０００３】
すなわち、本発明の接着剤被覆金属材は、多管式、二重管式、渦巻き式、プレートフィン式等各種熱交換器にも本発明の接着剤被覆金属材は適用でき、さらには、他の製品、例えば、建築製品（サッシ（窓枠）、ビル建材等）、車両、包装用製品等にも適用可能である（上記熱交換器の種類については、化学工学協会編「化学装置便覧」丸善、昭５２−３−２０、ｐ１１６７−１１７４参照）。
【０００４】
【従来技術】
図１に示すように、熱媒体導入・導出部（タンク部）１２と熱交換部（コア部）１４とを備え、タンク形成部１６とコア形成部１８とがプレス加工により形成された多数枚の伝熱プレート２０（図２参照）が接合一体化された構成の熱交換器２２は、従来、アルミニウム（Ａｌ）系合金帯板（圧延材）の母材（芯材）とし、ろう材を片面又は両面にコートしたブレージングシート（一種のクラッド材）を使用して製造していた（特許文献１等参照）。
【０００５】
例えば、その製造方法は図３に示す如くであった。なお、図例は、コア部（熱交換部）１４における１つの冷媒細径通路（１ｍｍφ前後）１４ａ部位を拡大表示してモデル的に製造工程を図示したものである。
【０００６】
皮材（ろう材）２４を心材（Ａｌ系合金帯板）２６の両面又は片面（図例では片面）にクラッド（形成）したブレージングシート（合せ板）２８を用意する（図３（Ｉ））。なお、該ブレージングシート２８は、金属帯材の熱間圧延時に同時被覆して製造する。
【０００７】
そして、該ブレージングシート２８から、図３に示す如く、タンク形成部１６とコア形成部１８とがプレス加工により形成された多数枚の板状の構成部材（伝熱プレート）３２を調製する（図３（ＩＩ））。即ち、ブレージングシート３０から、ブレージングシート３０の上にタンク・コア形成部１６、１８をプレス加工（フォーミング）したあと、伝熱プレート２０を打ち抜く順送り加工、又は、ブランクを打ち抜き後、上記タンク・コア形成部１６、１８のプレス加工（フォーミング）を行うトランスファ加工に上記伝熱プレート２０を製造する。
【０００８】
そして、伝熱プレート２０、２０を積層して仮組み付けを行なった後、フラックス３０を静電塗装等により塗布する（図３（ＩＩＩ）・（ＩＶ））。このとき、フラックスとは、金属材料の酸化被膜を除去し、ろう材の流動性向上を目的に添加する無機材料である。そして、Ａｌのブレージングシートの場合、フラックスとしては、融点低下作用の大きな、四ふっ化カリウムアルミニウム（ＫＡｌＦ４）を主成分とするノコロックフラックスを使用することが多い。
【０００９】
続いて、Ｎ２ガス雰囲気下の加熱炉３２で、母材融点より低い温度でろう材を溶かしてろう付け（ろう接）を行ない、熱交換器（製品）２２を得る（図３（Ｖ）・（ＶＩ））。たとえば、ブレージングシートとして、アルミブレージング材を使用した場合、即ち、板状構成部材の心材（母材）がＡｌの場合、加熱温度は６００℃前後である。なお、図３（ＶＩ）において、冷媒通路のろう材がほとんど残存していないのは、毛管現象により接合部にろう材が移動するためである。
【００１０】
しかし、上記のような従来の製造方法によると、ブレージングシート（高価である。）とともにフラックスを必要とし、さらには、ろう付けに際して、Ｎ２ガス雰囲気で６００℃前後に加熱する必要があり、生産コスト（接合コスト）が高くなるという問題があった。
【００１１】
また、上記ＫＡｌＦ４を主成分とするフラックスを使用する場合は、他のＡｌ系合金に比して相対的に高強度であるＡｌ−Ｍｇ系合金（例えば、Ａ５０００系：Ａ５０５２、Ａ５１８２等）を母材として使用することはできなかった。ＫＡｌＦ４はＭｇと反応して、高融点物質が形成されるため、フラックス機能（酸化皮膜除去）を阻害するためである。
【００１２】
また、ろう付けの加熱温度が６００℃前後と比較的高温であることから、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系（Ａ２０２４等）の低融点Ａｌ系合金や、高温加熱により加工硬化が戻りがあるＡｌ系加工硬化材（Ｈ１４材等）も母材としての使用も制限された。
【００１３】
したがって、Ａｌ系合金の母材としての選択幅が狭く、薄肉化に必要なこれら高強度Ａｌ系合金が使用可能な接合方法への変更が課題とされていた。
【００１４】
なお、ろう付け以外の接合方法としては、溶接、摩擦圧接及び接着（剤）等がある。
【００１５】
しかし、溶接、摩擦圧接は、母材の溶融を伴うこと、及び、高荷重での加圧が必要であるため、可及的に薄肉材を用い多数の部位を同時に接合する必要のある熱交換器に対しては不適である。他方、接着（剤）については、薄肉材の多数同時接合を低温（例えば、２５０℃以下）で実現するという点では可能性がある。
【００１６】
例えば、特許文献２・３では、プレス加工後の構成部材（熱交換器の）に接着剤を塗布して組み付け一体化する技術が記載されている。
【００１７】
しかし、プレス加工後で多数の微小凹凸のある構成部材に均一に接着剤を塗布することは、特許文献１に記載の如く、高圧エア等を吹き付けて余分な接着剤を除去する等する必要があり、面倒である。特許文献２においても、同様な問題が発生すると推定される。
【００１８】
また、特許文献４・５では、プレス加工前に素材段階で接着剤を塗布した後、硬化させて接着させる技術が記載されている。
【００１９】
しかし、通常の接着剤は液状でありまた粘着性を有しているため、プレス加工時等において接触物（ハンドリング材、工具）に付着する等の問題点が発生するものと推定される。また、通常の接着剤は、加熱時の流動性が劣り、熱交換器に必要な毛管現象による、隙間充填特性に劣ることが推定される。
【００２０】
【特許文献１】
特開平１１−２８７５８０号公報
【特許文献２】
特開昭６４−５８９９０号公報
【特許文献３】
特開平２−１１５２８８号公報
【特許文献４】
特開平１−２７３６３４号公報
【特許文献５】
特開２００２−２４３３９５公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記にかんがみて、ろう付け（ろう材結合）に替えて接着剤結合することに起因する問題点を発生させることのない接着剤被覆金属材（プレコート材）を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために、常温における粘着性がほとんどないＢ状態のエポキシ系接着剤を被覆した接着剤被覆金属材を使用すれば、上記問題点はある程度解決できることに想到して、先に特願２００２−１４１５８６として提案している。
【００２３】
しかし、汎用エポキシ系接着剤では、加熱硬化工程で、加熱初期（Ｂ状態が加熱により軟化流動する）において、仮組み付け伝熱プレートの接合面隙間に対する接着剤の浸入性（流動性）が余り良好でなく、伝熱プレートの対面間における十分な接着面積を、すなわち相対的に必要な接着強度を確保し難いことが分かった。また、コア形成部やタンク形成部をプレス加工等により機械加工する際に、接着剤被膜（エポキシ樹脂Ｂ状態（固状）層）と母材（Ａｌ系金属心材）との間に、当該機械加工に耐え得る十分な密着性がないことも分かった。
【００２４】
そこで、さらに鋭意開発に努力をした結果、接着剤の要求特性として、エポキシＢ状態層が常温における粘弾性のパラメータ（特性値範囲）が非粘着性の見地から所定数値以上であるとともに、加熱当初の流動性（隙間充填性）の見地から粘弾性のパラメータ（特性値範囲）が所定数値以下であること、及び、母材との機械加工に耐える密着性の見地からは、常温における伸びのパラメータが所定数値以上であることが、それぞれ必要であることを見出して、下記構成のＡｌ系接着剤被覆金属材に想到した。
【００２５】
Ａｌ系金属母材に少なくとも片面にエポキシ系接着剤の固状（Ｂ状態）被膜を被覆させたものにおいて、固状被膜（接着剤）が、４０℃以下における粘弾性１．０×１０５Ｐａ以上、伸び（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７；以下同じ）１０％以上を示し、１５０℃以上における粘弾性１．０×１０２Ｐａ以下を示すものであることを特徴とする。
【００２６】
即ち、固状（Ｂ状態）における常温及び加熱当初における粘弾性を、それぞれ所定値以上及び所定値以下とすることにより、常温（４０℃以下）における接着剤層の表面粘着性を実質的に有せず、加熱当初において良好な隙間充填性（流動性）を示す（後述実施例の表２・３参照）。また、伸びが所定値以上であることにより、母材に対する固状被膜（接着剤）の密着性が良好で、機械加工時における固状被膜の剥離のおそれがない。
【００２７】
上記各特性の上限ないし下限は、特に限定されないが、接着剤の入手可能性及び製造可能性の見地からは、通常、固状被膜が、常温（４０℃以下）における粘弾性１．０×１０５〜１．０×１０７Ｐａ、伸び１０〜３００％を示し、加熱時（１５０℃）における粘弾性１．０〜１．０×１０２Ｐａを示すものとする。
【００２８】
そして、上記構成の接着剤被覆金属材は、熱交換器、特に、多数枚の伝熱プレートを被覆接着させて熱交換通路群（コア部）形成する熱交換器に適用することが、本発明の効果が顕著となる。
【００２９】
接着剤結合により熱交換器の製造が容易となる。即ち、従来の汎用接着剤を使用して熱交換器を製造する場合の問題点、後工程における他部材との接触・干渉による接着剤の他部材への付着、さらには、加熱時の接着剤層の隙間充填性にも優れているため、伝熱プレートを被覆接着させる場合に接着強度を確保し易くなる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
本発明の接着剤被覆金属材は、金属母材にＢ状態のエポキシ系接着剤被膜を全面又は部分的に被覆させたものである。
【００３２】
ここで、金属母材とは、Ａｌ系合金、Ｃｕ系合金等すべての金属材料に適用可能である。Ａｌ系合金としては、ＪＩＳに規定されているＡ２０００系（Ａｌ−Ｃｕ系）、Ａ３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）、Ａ５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）、Ａ６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）、Ａ７０００系（Ａｌ−Ｚｎ系）等を使用可能である。
【００３３】
特に、熱交換器用の上記伝熱プレート等に使用する場合は、軽量化及び耐腐食性等の見地から、高強度・高耐食Ａｌ合金、例えば、Ａ５０５２系（Ａｌ−Ｍｇ系）、Ａ２０１７（Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系）、Ａ３００３系（Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系）等を使用することが望ましい。
【００３４】
母材（心材）の形態は、板材、棒材、線材、管材又は異形材を問わない。伝熱プレートの場合は、板材（圧延材）とする。そして、伝熱プレート用板材とした場合、その板厚（肉厚）は、通常、０．０２〜１ｍｍ、望ましくは、０．０５〜０．５ｍｍとする。
【００３５】
そして、母材に被覆する接着剤被膜は、例えば、板材の場合、通常、片面又は両面に全面被覆する（図３参照）。ここで、部分被覆とは、端部のみ、中央部のみ、複数本それぞれ帯状に被覆したり、点在的又はパッチ的に被覆したりすることをいう。
【００３６】
そして、被膜厚（被覆厚）は、要求接着強度等により異なるが、上記構成の伝熱プレート用の場合、５〜１６０μｍ、望ましくは１０〜８００μｍとする。当然、一回塗りでなく、重ね塗りをしてもよい。
【００３７】
被膜の形成方法は、ローラ塗り、刷毛塗り、スプレー塗り、浸漬塗り等任意である。均一な塗膜厚を得る見地から、図４に示す如く、バックアップロール３４の上を搬送されるＡｌ圧延材（母材：心材）２６の表面に、ドクターロール３６により付着量（被膜厚）を調節しながコーティングロール３８により塗布する。コーティングロール３８への液状接着剤４０の供給は、図示しないピックアップロール等により行なう。ここで、液状接着剤４０とは、液状エポキシ樹脂からなるものばかりでなく、固状エポキシ樹脂、さらには、固状エポキシ樹脂に液状エポキシ樹脂、可撓性付与ポリマーの双方又は一方を混合して有機溶剤に溶かしたものを意味する。そして、液状接着剤で形成された塗膜４０は、乾燥（溶剤揮発）させて又は後段反応（重付加）させて、未架橋の固状被膜４２とする。
【００３８】
また、固状（Ｂ状態：未架橋）のフィルム状接着剤４０Ａを使用する場合は、バックアップロール３４Ａの上を搬送される圧延板（母材）２６の表面に、フィルム状接着剤４０Ａを載せながら、必要により若干加熱（１００℃）した圧接ロール３５で圧着して未硬化固状被膜４２を形成する。なお、フィルム状接着剤４０Ａは、キャスト、乾燥させて作ったものを使用する。
【００３９】
そして、エポキシ系接着剤としては、固状被膜４２が、４０℃以下における粘弾性（レオメータ（粘弾性測定機器）：１．０ｍｍｔ×１６ｍｍφ円板；以下同じ）１．０×１０５Ｐａ以上、伸び（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７）１０％以上を示し、１５０℃以上におけるの粘弾性１．０×１０２Ｐａ以下を示すものを使用する。
【００４０】
ここで、常温粘弾性が低すぎると、表面粘着性を有し機械加工時の取り扱い性に問題が発生し易く、加熱時粘弾性が高すぎると、流動性に乏しく、隙間充填性を得難く十分な接着面積を得難くなる。さらには、常温伸びが小さすぎると、固状被膜（接着剤被膜）の母材密着性を得難くなる。
【００４１】
上記において、各特性の上限ないし下限は、特に限定されないが、接着剤の入手可能性及び製造可能性の見地から、通常、４０℃以下における粘弾性１．０×１０５〜１．０×１０６Ｐａ、伸び（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７；以下同じ）１０〜３００％、１５０℃以上における粘弾性１．０〜１．０×１０２Ｐａ以下を示すものとする。
【００４２】
また、固状被膜を、４０℃以下における粘弾性１．７×１０５Ｐａ以上、伸び１００％以上を示し、１５０℃以上における粘弾性が５．０×１０Ｐａ以下を示すものとすることが、さらには、接着剤被膜（Ｂ状態）が、４０℃以下における粘弾性７．０×１０５Ｐａ以上、伸び２００％以上を示し、１５０℃以上における粘弾性が１．０×１０Ｐａ以下を示すものとすることが、接着剤被膜に、常温における接着剤被膜の非粘着性および母材密着性、および、加熱接合時における接着剤の流動性を確保し易くなる。
【００４３】
ここで、上記特性を有するエポキシ樹脂としては、固形多官能性エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂とを、上記常温粘弾性を示すように、混合したものを使用可能である（表１参照）。
【００４４】
ここで、固形多官能性エポキシ樹脂としては、いわゆる、エポキシフェノリックと称されるもので、例えば、フェノール誘導体としてビスフェノールとともに、または、ビスフェノールの替わりに、ノボラック又はレゾール（液状フェノール樹脂）、トリスフェニルメタン、テトラフェニロールメタン等の多価フェノール誘導体をエピクロルヒドリンやビスフェノールグリシジルエーテルと反応させたりして得ることができる。
【００４５】
また、液状エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型・Ｆ型のグリシジルエーテル等を使用可能である。
【００４６】
上記固形ないし液状のエポキシ樹脂は、例えば、「エピコート」の商品名シリーズで油化シェルエポキシ社から上市されているものを適宜使用可能である。
【００４７】
そして、硬化剤としては、接着剤被膜を形成後、短期間（２〜３日）の内に使用する場合は、各種脂肪族アミン系、カルボン酸系のものが使用できるが、常温可使時間が、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂に対して、１ヶ月以上とされているジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、ビスフェノールモノエチルアミンが望ましい。
【００４８】
なお、多官能固形エポキシ樹脂でも、単独で、本発明の各パラメータ値を満足させるものなら（接着剤特性を決めて特注すれば入手可能である。）、液状エポキシ樹脂を混合させる必要はない。
【００４９】
さらに、本発明の接着剤には、適宜、アクリル系やポリアミド（ナイロン）系の可撓性付与剤を添加可能である。
【００５０】
次に、本発明の接着剤被覆金属材を使用しての熱交換器の製造方法は、下記の如くである（図６参照）。
【００５１】
接着剤被覆金属材（帯板）４６を、プレス加工して部品（伝熱プレート）２０Ａを調製する（図６（ＩＩ））。このプレス加工に際して、接着剤被覆金属材４６は、所定値以上の粘弾性と伸びを有しているため、取り扱い性が良好であるとともに（他部材と接触・干渉しても接着剤が付着しない。）、プレス加工に際して、固状被膜（固状接着剤層）と母材（心材）２６との間に剥離が生じることがない。
【００５２】
続いて、該伝熱プレート２０Ａを互いに仮組み付けして、２００℃前後の加熱雰囲気下に所定時間（例えば１０〜６０ｍｉｎ）おいて、即ち、加熱炉３２Ａ等で加熱硬化（架橋）させて熱交換器（製品）２２Ａとする（図１（ＩＩＩ）・（ＩＶ）・（Ｖ））。また、接着剤は加熱当初の流動性が良好であるため、伝熱プレート２０Ａの接合面間（隙間）に流入して、十分な接着面積を確保でき、伝熱プレート間に大きな接着強度を付与できる。
【００５３】
【実施例】
以下、本発明の効果を確認するために、実施例及び比較例について説明をする。
【００５４】
板状母材（Ａｌ−Ｍｎ―Ｃｕ系合金：Ａ３００３Ｐ−０、板厚０．１ｍｍ）に表１・２に示す組成及び特性を示す各エポキシ系接着剤をローラ塗りして、片面に６０μｍの未硬化固状被膜（接着剤層）４２を被覆して、各実施例・比較例の接着剤被覆金属材を調製した。
【００５５】
そして、各実施例・比較例について、下記各項目の評価試験を行った。
【００５６】
▲１▼表面粘着性：接着剤被膜を指で触って官能評価をした。
【００５７】
▲２▼母材密着性：ＪＩＳ  Ｋ５６００に準じてクロスカット法（碁盤目テープ剥離）に基づき、剥離率で評価をした。
【００５８】
▲３▼流動性：図７に示す如く、実施例の接着剤被覆金属材４６の上にアルミ合金板（Ａ３００３Ｐ−０：２５×５５×１ｍｍｔ）２６を、ステンレス棒（１．６ｍｍφ）を用いて片側のみスペーサ４８を入れて、加熱硬化（２００℃×３０ｍｉｎ）後の、隙間充填長さ（ｍｍ）Ｌで評価した。
【００５９】
それらの結果を表３に示すが、特性が本発明の範囲内にある各実施例は、接着剤被膜が常温時における良好な非粘着性、母材密着性及び加熱時における良好な流動性を示すことが分かる。
【００６０】
これに対して、特性が本発明の範囲外にある各比較例は、流動性において十分でなく、さらには、表面非粘着性（比較例２）又は母材密着性（比較例３）において十分で無いことが分かる。
【００６１】
【表１】
2004237556.tif 000002
【００６２】
【表２】
2004237556.tif 000003
【００６３】
【表３】
2004237556.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接着剤被覆金属材を適用する製品の一例である熱交換器の斜視図である。
【図２】図１の構成部品である伝熱プレートの一例を示す平面図である。
【図３】ブレージングシートを用いて熱交換器を製造する場合の工程図である。
【図４】ロール塗りにより接着剤被覆金属材をつくる場合の説明図である。
【図５】フィルム状接着剤を用いて接着剤付き金属材をつくる場合の説明図である。
【図６】本発明の接着剤被覆金属材を用いて熱交換器を製造する場合の工程図である。
【図７】接着剤被覆金属材における接着剤流動性試験の説明図である。
【符号の説明】
２０    伝熱プレート（部品）
２２    熱交換器（製品）
２６    心材（母材）
４２Ａ    固状被膜（固状接着剤層）
４６    接着剤層被覆金属材
【図１】
2004237556.tif 000005
【図２】
2004237556.tif 000006
【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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