(57)【要約】      （修正有）【課題】接着剤で耐摩耗材であるセラミックスをプラント構造物である被接着母材に対して接着する際、作業者や作業環境及び被接着母材の形状に左右されない剥離や破壊のし難い接着をする方法を提供する。【解決手段】プラント構造物に対して耐摩耗材であるセラミックス１をエポキシ系の高粘度接着剤４を使って接着する際に、密閉バッグ６を介して前記構造物の接着対象面に前記セラミックス１を押し付けて接着することにより、接着時の欠陥を低減し耐剥離性や耐衝撃性を向上させることを特徴とする接着方法。【選択図】図２
2012177003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント構造物に対して耐摩耗材であるセラミックスをエポキシ系の高粘度接着剤を使って接着する際に、密閉バッグを介して前記構造物の接着対象面に前記セラミックスを押し付けて接着することにより、接着時の欠陥を低減し耐剥離性や耐衝撃性を向上させることを特徴とする接着方法。
【請求項２】
上記セラミックスの非接着面側と上記密閉バッグの間に前記セラミックスを位置保持する部材を介在した事を特徴とする請求項１に記載の接着方法。
【請求項３】
上記密閉バッグを複数配して、各密閉バッグに付加する圧力を多段階的に変化させ、各々密閉バッグの圧接力を制御することにより、部分的に被接着物の接着強度や耐衝撃性を制御することを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の接着方法。
【請求項４】
上記密閉バッグ内部に常に一定の正圧を供給し、安定した圧接力を上記セラミックスに付加するアキュームレーターを前記密閉バッグと加圧ポンプに連通させたことを特徴とする請求項３に記載の接着方法。
【請求項５】
プラント構造物に対して、高硬度と高強度の耐摩耗材であるセラミックスをエポキシ系の高粘度接着剤を使って接着する際に、密閉バッグを介して前記構造物の接着対象面全体に前記セラミックスを押し付けて接着することを特徴とする接着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プラント向けの耐摩耗性やじん性の極めて高いセラミックスは、単体ではなく他の構造物に接着して使われる用途が多い。しかし性質上、剥離や衝撃加重による割れが起きる為、接着の手間よりも、これら欠点によって使用が控えられる事が多かった。本発明は、これら欠点を解消する為の接着する際、接着能力と共に耐衝撃荷重などの強度的性能を向上するためのセラミックス接着方法および接着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電所、コンクリート構造物、鉄鋼構造物、造船所、あるいは機械等の製造現場等表面摩耗が発生する現場では、耐摩耗性の向上を図りセラミックスが貼り付けられる事がある。このセラミックスは硬度が高く、じん性や耐摩耗性が鉄などの金属材料と比べて飛躍的に優れている為である。 
【０００３】
その為、摩耗する表面に耐摩耗性セラミックスを貼り付けると、摩耗が減り設備の消耗や破損が大幅に減り、信頼性の向上、安定運転時間の長期化、ひいてはメインテナンス期間の長期化が達成できる事が知られている。 
【０００４】
しかしセラミックスは熱膨張率、弾性係数、ポアンソン比、音速などが、その性能に従い他の素材、特に金属と大きく異なっており、その為貼り付け強度が弱い事が欠点である。 
【０００５】
その結果、貼り付けたセラミックスが、期待された性能が得られないだけではなく、破壊侵食が剥れた点に集中してしまい、却って性能を落としてしまう事がある。これがセラミックス素材の普及を妨げる大きな要因の一つとなっていた。 
【０００６】
セラミックスの強力な貼り付けはスタッドやテープに依る取り付けもあるが手作業による接着が自由度、強度、接着能力などの総合力で優れている。しかし、セラミックスの剥離は、接着した母材を落とすなどの外的、二次的な衝撃荷重の適用を除くと、この接着の欠陥によって発生するものが殆どであった。接着剤の性能向上よりも欠陥のボトルネックが影響が大きく根本的な解決とは、素材よりも手法にあると予てより考えられてきた。 
【０００７】
以上のことから、我々はセラミックスなどの固形物の母材への接着方法を追求し、合理的かつ抜本的な手法の確立を別途発明によって成功した。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４２８３９２４号特許公報（接着方法及び接着装置）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、プラント構造物へのセラミックスなどの多数の耐摩耗材としての被接着物の接着は、手動にて行われる事が殆どである。接着剤を被接着母材の接着表面に塗布し、その上にセラミックスなどの被接着物を敷設し、その表面を指で圧接するものである。また重りを載せて圧接状態を持続する場合もある。だが指による圧接の場合、個人の勘にて行う事が多く、再現性が乏しく、状況を伝える事が難しい。作業の普遍性を考慮した場合、客観性のあるものでなされなければならない。
【００１０】
その欠点を補うものとして重りを載せるという手法が採られている。しかし重りを載せても、必ずしも均一な圧接力が適用されない問題が常に残っている。セラミックス1つ1つが平面状に並び、その各々の上に1つづつ同じ重さの重りが同じ状態で載っている理想的な状態ならば達成可能だが、通常そうはならない。複数のセラミックスの上に1つの重りを載せるのが現状である。これらは重りの接触状態によって圧接状態が異なる。その結果、各セラミックスの接着状態がバラバラになる。
【００１１】
材料力学的観点からもバラバラになる接着状態は、外力が作用した場合、応力集中がしやすく、また、このような状態では欠陥も発生しやすい。そうなると更に応力が集中し、接着されているセラミックスの剥離や破壊が発生し、その剥離や破壊が広がっていき全体の破壊へと発展していくのである。
【００１２】
これらセラミックスなどの多数の被接着物を効率的に均一な状態で欠陥がなく接着する方法としてVrTM法を使った方法が提起されている。これによると広い適用領域内部で均一な膜圧と欠陥が殆ど無い良好な接着品質を得る事が出来る。
【００１３】
しかし前記手法では、浸透性の高いアクリル形などの粘度の低い液体に限られ、粘度の高い流体では含浸がうまくいかず適用できない。しかしプラントなどの重厚で強固な構造物や高温に晒される現場に対して、高い硬度と高い強度を持つ耐摩耗材であるセラミックスなどが、その特性を活かし剥離しにくく衝撃荷重に強い接着を達成する為には樹脂系であるエポキシなどの接着剤を厚く盛って接着することが一般的に知られている。
【００１４】
しかし、接着の際に高い粘度を持つこれらの接着剤は、単に被接着母材の表面に塗布した上に前記セラミックスなどの被接着物を敷設しただけでは、良好な接着状態を達成できず、接着対象面全体に高い正圧を付加し、被接着物を接着剤に対し強く圧接することにより、所定の接着膜厚、被接着物の接着剤への埋没具合などが最適に設定されて当初の目的を得ることができる。
【００１５】
そこで我々は、これら欠点を補う為、粘度の高い接着剤への均一で強力な圧接方法や圧接装置を開発し、適用した結果大きな効果を得た。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、単に作業者が実施する作業、つまり被接着母材に接着剤を塗着し、それに手作業で前記セラミックスを密着させて敷設し、圧接する従来の手段の際に、手で圧接したり、鉄などの重量物を載せたりするなどの不均一な方法と異なり、圧力によって伸縮性がなく展開する袋つまり密閉バッグによって圧接する接着方法である。
【００１７】
この密閉バッグの表面は滑らかだが、その素材自身は伸縮しないよう強化繊維などで加工されていることが望ましい。また前記セラミックスの非接着面側と密閉バッグの間に前記セラミックスを位置保持する部材として滑らかな表面を持ち摩擦力が低く、その素材自身は伸縮しないよう加工されている防護膜を介在することが望ましい。
【００１８】
この望ましい構造であれば、密閉バッグ内圧の上昇に伴い体積を増やす為、密閉バッグは折畳まれた状態から展開して広がる。その際に密閉バッグと接触する面に対して水平力が発生し、セラミックス表面に作用しセラミックスを移動させてしまい、接着位置を乱してしまう。だが、セラミックス上に、この防護膜を纏着し、密閉バッグとの間に介在させ、その端部を固定すると、水平方向の摩擦力は、前記防護膜表面で均衡する為、セラミックスの側には伝達されず、セラミックスの位置は保持される。
【００１９】
このような構成によれば、手で圧接するように不均一な力で、短時間で部分的に圧接する従来の方法論と異なり、一定時間、全体的に、均一にして強力な圧接力の適用を行うことが環境や作業者の影響を排除して確実に行うことができる。
【００２０】
このような構成によれば、鉄などの直線的な、剛体の重量物を載せるような重りの慣性モーメントなどの影響を受けて不均一な力で、部分的に圧接する従来の方法論と異なり、パスカルの原理により様々な形状に対して圧接部位に密着し、垂直で強力な圧接力の適用を確実にできる。
【００２１】
このような構成によれば、加圧する圧力を調整することにより、無段階に必要なだけ圧接力を適用することができ、また重量物のような重りを載せるよりコンパクトで強力な圧接力の適用を確実に行える。
【００２２】
或いは、このような外部・内部的な物理的状態が変化した時に対応した圧接力の提供をする事により、従来では不可能だった細かい接着のための圧接が可能となる。例えば、接着時の固化過程において、接着剤自身の膨張および収縮が発生する。通常、単に内部に流体を充満し、圧力を付加しているだけで自身に伸縮性のない密閉バッグであるならば、これらの膨張収縮により内部の流体の体積膨張率により大きく圧力が変化する為、均一で安定した圧力の供給ができない。
【００２３】
しかし本発明の圧接方法では、密閉バッグに圧力を供給するポンプにはアキュームレーターなどの圧力を一定化する装置を付加する事により、この圧力変化に伴う圧接力の変化を無くす事ができる。
【００２４】
また密閉バッグを複数使い、その各々に別の圧力源を接続すると、個々の密閉バッグは異なる圧力で圧接することができる。これによりセラミックスの接着膜や埋没具合に変化を着けることが可能となる。これにより、剥離のしやすい場所を作ったり、剥離しやすい方向を作ったりすることが可能となり、単なる強固な接着とは違う機能性を持った接着が可能となる。また接着が進む事により硬くなったり脆くなったりするものなどに状態に応じた圧接力を提供することなどもできる。
【００２５】
また多彩な形状を持つ密閉バッグによる圧接は単に「押す」だけでなく「支える」という意味をも持っている。それが最初の時点か後の時点かは様々である。本特許で提示する方法論を複合して使えば、このような複雑にして柔軟で多様性に富む圧接をすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、エポキシ系のような粘度の高い接着剤でも、被接着母材に対する高い硬度と高い強度を持つ耐摩耗材であるセラミックスに関する接着を均一の接着厚さで確実に再現性をもって行うことが可能であり、それにより適用するプラントへの接着強度を高め、剥離や破壊などを低減してプラント寿命を延ばし、更には、従来では押付が難しかった滑らかな変化をする面上にも、直線的な平面と同じく均一な圧接力を自在に調整して望ましい接着条件を達成することができる。
【００２７】
特に本発明手法による接着は鉄鋼構造物、コンクリート構造物の内側、外側の表面の平面のみならず、機械部品の表面、曲面など、あらゆる母材に対して使用することができ、耐衝撃性を含めた強度を向上させる接着を補助する圧接方法および接着を補助する圧接装置を得ることができる。
【００２８】
また複数の密閉バッグを同時に使う事により、部位によって圧接力を変化させて適用できる。これにより接着特性を場所によって変化をつけたりするなどの調整つまり、剥離しやすい方向し難い方向や剥離しやすい場所し難い場所などの変化を付けることが出来る多彩な接着を達成する事も可能となる。 
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる接着装置全体と各構成要素の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す正面図である。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第一実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す側面図である。
【図５】本発明の第一実施形態にかかる接着装置の実施時における密閉バッグとセラミックの圧接状態を示す断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態にかかる接着装置の実施時における加圧初期で密閉バッグを展開中に発生した水平力を防護膜が均衡させる状態を示した図５中のAの拡大断面図である。
【図７】本発明の第一実施形態にかかる接着装置の実施時における加圧終了直前で圧接バッグがほぼ展開し、作用する圧接力が接触面に垂直になる状態を示した断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態にかかる接着装置全体と各構成要素の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明の第二実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す正面図である。
【図１０】本発明の第二実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第二実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す側面図である。
【図１２】本発明の第二実施形態にかかる接着装置の実施時における密閉バッグとセラミックの圧接状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の第三実施形態にかかる接着装置全体と各構成要素の一例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第三実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第三実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す断面図である。
【図１６】本発明の第三実施形態にかかる接着装置の実施時における密閉バッグとセラミックの圧接状態を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第三実施形態にかかる接着装置の実施時における密閉バッグとセラミックの圧接状態を示す断面図である。
【図１８】本発明の第四実施形態にかかる接着装置全体と各構成要素の一例を示す斜視図である。
【図１９】本発明の第四実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す斜視図である。
【図２０】本発明の第四実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す断面図である。
【図２１】本発明の第四実施形態にかかる接着装置の実施時における密閉バッグとセラミックの圧接状態を示す斜視図である。
【図２２】本発明の第四実施形態にかかる接着装置の実施時における密閉バッグとセラミックの圧接状態を示す断面図である。
【図２３】本発明の第五実施形態にかかる接着装置全体と各構成要素の一例を示す斜視図である。
【図２４】本発明の第五実施形態にかかる接着装置の実施状態の一例を示す斜視図である。
【図２５】本発明の第五実施形態にかかる接着装置の実施時における、密閉バッグとセラミックの圧接状態を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明の第一実施形態にかかる接着装置について説明する。図１〜７は、本発明の第一実施形態にかかる接着装置要素の構成する装置の一例を示す概略図である。具体的には図１のように作業台３上に本圧接装置を適用する平板の母材２を作業台３の上に配置し、その上に接着剤４を塗着してセラミックス１を密着して敷設する。
【００３１】
同母材２の上に固着防止や摩擦低減用の防護膜５を被着し、その上に密閉バッグ６を敷設する。同密閉バッグ６には圧力を供給する配管１２が接続されている。図２〜４にあるように、その密閉バッグ６の上に圧接支持用梁８（或いは板７）を装着し、作業台３に設置している圧接支持用フランジ１０、或いはボルトなどのクランプ材９により作業台３に固着される。
【００３２】
密閉バッグ６の形状は、展開後圧接する母材を覆える程度の面の広さを持ち、母材に対して均等に密着できるものである。また圧接する状態において完全に展開してしまうと圧接力がなくなるので固定は想定される展開状態で若干展開する余地を残すような固定をしなければならない。
【００３３】
密閉バッグ６を構成する膜はラミネートやテフロン（登録商標）のような加工が施されるなどして、低摩擦の滑らかな表面を有しており、圧力を加えると畳まれていたものが展開することはあっても膜自身が伸縮して密閉バッグ６の膜自身の体積膨張しないよう強度を確保する為の強化繊維などを内部に有する配慮があることが望ましい。
また防護膜５も密閉バッグ同様ラミネートやテフロン（登録商標）加工されているが低摩擦を強調させた材料であることが望ましい。
【００３４】
図５において密閉バッグ６に接続されている圧接配管１２に圧力を負荷し、密閉バッグ６を展開させると図６にあるように同密閉バッグ６表面が全周囲に対して接触する面積を徐々に増加させ、密着し圧接力を発生させる。同時に図６にあるように防護膜５を配置していると本来的に圧接する表面に対してパスカルの原理により垂直方向に圧接力が全体的に均一に作用する為、同密閉バッグ６に対して母材に密着しているセラミックス１は圧接力を受けても相対位置を移動する事がない。
【００３５】
たとえ密閉バッグ６の表面が密着する面において、同密着面に対して垂直方向の力よりは弱いが、水平方向にも展開に伴う力が若干作用して密閉バッグ６の表面が摺動したとしても防護膜５を固定していると、それらの摺動力は防護膜５内部の内力として均衡するので防護膜５の先にあるセラミックス１が摺動する事は無い。
【００３６】
その後加圧していくと、図７にあるように密閉バッグ６表面が完全に密着するまで展開し、この時点で密閉バッグ６の展開する動きはなくなり、密閉バッグ６内部に作用する圧力は防護膜５を通して圧接する面に対して垂直力しか作用しなくなりセラミックス１を均等で強力な力で圧接するようになる。
【００３７】
また接着・硬化が進行することによって発生する形状が変化した場合でも、圧力調整装置とアキュームレーターが作用する事により。圧力は一定で、非圧接物の体積的に膨張した場合はバッグが体積を減らし、収縮した場合はバッグの体積を増加させることにより柔軟に対応できる。また段階によって付加する圧力も調整する事が出来るので、接着反応が進んだ後の接着剤やセラミックスの化学的性質に適合する事も可能となる。
【００３８】
上記一連の過程にて、母材２に密着して敷設されたセラミックス１は、垂直で均等な単位面積当りの圧接力により圧接され、指などによる圧接よりも接着力が均等化され、相互の接着力に差が生じない高い品質の圧接が可能となり、接着特性を均一化し、衝撃荷重などが一部の部材に集中した際に、応力分散が可能となり、破壊荷重への高い耐性を持つ接着能力を示す事が出来る。
【００３９】
また、この装置では、圧接を適用する部材を配置し、バッグを設置する作業を行うだけなので、個人の特性に依らない接着作業が可能である。また圧接力も圧接配管に負荷する圧力を調整することにより再現することが可能となる。圧力は段階的に操作可能であり、吸引などとは異なり、大気圧以上の圧接力を発生する事が可能である。これにより従来では出来なかったような粘度の高い接着剤４に対して薄く均一な接着膜を作ることも可能となる。
【００４０】
次に本発明の第二実施形態にかかる接着装置について説明する。図８〜１２は、本発明の第二実施形態にかかる接着装置要素の構成する装置の一例を示す概略図である。具体的には図８のように作業台上に本圧接装置を適用する曲面をもつ母材１３を作業台３の上に配置し、その上に接着剤４を塗着してセラミックス１を密着して敷設する。
【００４１】
同母材１３の上に固着防止や摩擦低減用の防護膜５を纏着し、その上に密閉バッグ６を覆設する。同密閉バッグ６には圧力を供給する配管１２が接続されている。図９にあるように、その密閉バッグの上に圧接支持用梁８（或いは板７）を装着し、作業台設置している圧接支持用フランジ１０、或いはボルトなどのクランプ材９により作業台３に固着される。また母材１３が薄板などの強度的に弱いものなどは必要に応じて作業台３との形状の隙間に圧接力支持用の治具１４などを適合させて補強する。
【００４２】
密閉バッグ６に接続されている圧接配管１２に圧力を負荷し、密閉バッグ６を展開させると同バッグ６の表面が全周囲に対して圧接力を発生させる。バッグ６は圧接する対象であるセラミックス１に纏着している防護膜５まで展開しようとする。たとえセラミックス１を敷設している母材１３の形状が平面ではなくても密閉バッグ６はパスカルの原理により包絡線状に圧接する対象に対して垂直にかつ、包み込むように自在に広がって接するため、平面と同じように垂直力だけを曲面の表面に作用させる。たとえバッグ６の表面がバッグ６の展開によって摺動したとしても防護膜５を固定しているので、それらの摺動力は防護膜５表面で滑るか摩擦力を伝達した防護膜５の内力として均衡するので防護膜５の先にあるセラミックス１が摺動する事は無い。 
【００４３】
上記一連の過程にて、本実施例は、前記実施例１と同じく、母材１３に密着して敷設されたセラミックス１は、垂直で均等な単位面積当りの圧接力により圧接され、指などによる圧接よりも接着力が均等化され、相互の接着力に差が生じない高い品質の圧接が可能となり、接着特性を均一化し、衝撃荷重などが一部の部材に集中した際に、応力分散が可能となり、破壊荷重への高い耐性を持つ接着能力を示す事が出来る。
【００４４】
また、この装置では、圧接を適用する部材を配置し、バッグを設置する作業を行うだけなので、個人の特性に依らない接着作業が可能である。また圧接力も圧接配管に負荷する圧力を調整することにより再現することが可能となる。圧力は段階的に操作可能であり、吸引などとは異なり、大気圧以上の圧接力を発生する事が可能である。これにより従来では出来なかったような粘度の高い接着剤４に対して薄い接着膜を作ることも可能となる。
【００４５】
本発明の第三実施形態にかかる接着装置について説明する。図１３〜１７は、本発明の第三実施形態にかかる接着装置要素の構成する装置の一例を示す概略図である。具体的には図１３のように本圧接装置を適用する穴を持つ母材１５を配置し、その穴の内面に接着剤４を塗着してセラミックス１を密着して敷設する。
【００４６】
同母材１５の内表面上に固着防止や摩擦低減用の円筒状防護膜１６を被着し、その周囲を、穴の縁などに固定する。その上に密閉バッグ１７を配置する。同密閉バッグ１７には圧力を供給する配管１２が接続されている。同密閉バッグ１７は穴の容量よりも若干大きく展開する程度の大きさのものである。必要によって、圧接時バッグ１７が移動しないよう固定を行う。
【００４７】
密閉バッグ１７の形状は、展開後バッグが圧接する内面に密着できる程度まで展開できるものである。必ずしも完全展開した形が圧接する円筒内面と同じになる必要性は無い。また圧接する状態において完全に展開してしまうと圧接力がなくなるので想定される展開状態で若干展開する余地を残すような大きさでなければならない。
【００４８】
密閉バッグ１７を構成する膜はラミネートやテフロン（登録商標）のような加工が施されるなどして、低摩擦の滑らかな表面を有しており、圧力を加えると畳まれていたものが展開することはあっても膜自身が伸縮して密閉バッグ１７自身の体積膨張しないよう強度を確保する為の強化繊維などを内部に有する配慮があることが望ましい。
【００４９】
同装置に加圧する事により、密閉バッグ１７が展開し、セラミックス１に被着した防護膜１６に接触する。圧力の増加と共に密閉バッグ１７の表面は圧接され接触面に対して垂直方向の力を働かせるが、たとえ水平方向に力がかかっても摩擦係数の低い防護膜１６上の摺動により吸収されるか内力として均衡する為にセラミックス１の配置を乱す事は無い。
【００５０】
同装置は穴の内部であり、圧力による圧接力は内側の対面との反作用で相殺される為、密閉バッグ１７は移動せず圧接力を受ける治具は不要である場合もあるが、必要によっては治具を適用する。
【００５１】
上記一連の過程にて、本実施例は、前記実施例１と同じく、母材１５に密着して敷設されたセラミックス１は、垂直で均等な単位面積当りの圧接力により圧接され、指などによる圧接よりも接着力が均等化され、相互の接着力に差が生じない高い品質の圧接が可能となり、接着特性を均一化し、衝撃荷重などが一部の部材に集中した際に、応力分散が可能となり、破壊荷重への高い耐性を持つ接着能力を示す事が出来る。
【００５２】
また、この装置では圧接を適用する部材を配置しバッグを設置する作業を行うだけなので、個人の特性に依らない接着作業が可能である。また圧接力も圧接配管に負荷する圧力を調整することにより再現することが可能となる。圧力は段階的に操作可能であり、吸引などとは異なり、大気圧以上の圧接力を発生する事が可能である。これにより従来では出来なかったような粘度の高い接着剤４に対して薄い接着膜を作ることも可能となる。
【００５３】
本発明の第四実施形態にかかる接着装置について説明する。図１８〜２２は、本発明の第四実施形態にかかる接着装置要素の構成する装置の一例を示す概略図である。具体的には図１８のように本圧接装置を適用する一定の直径を持つ円筒形状を持つ母材１８を配置し、その円筒の外面に接着剤４を塗着してセラミックス１を密着して敷設する。
【００５４】
同母材１８の内表面にセラミックス１を密着して敷設した上に固着防止や摩擦低減用の円筒状防護膜１６を被着し、その周囲を、穴の縁などに固定する。便宜上、図中には円筒の膜であるが、一続きの一体の膜であれば、その形態を限定はしない。円筒状防護膜１６を被着したセラミックス１を敷設した円筒は、その外側を覆うような円筒形状の密閉バッグ１９の中に挿入される。（図１９、２０）同密閉バッグ１９には圧力を供給する配管１２が接続されている。同密閉バッグ１９の減圧時の内径は、セラミックス１を敷設した円筒の直径よりも若干大きい程度の大きさのものである。必要によって、圧接時バッグ１９が移動しないよう固定を行う。
【００５５】
この密閉バッグ１９は、円筒状の展開後バッグが圧接する内面に密着できる程度まで展開できるものである。必ずしも完全展開した形が圧接する円筒内面と同じになる必要性は無い。また圧接する状態において完全に展開してしまうと圧接力がなくなるので想定される展開状態で若干展開する余地を残すような大きさでなければならない。
【００５６】
この密閉バッグ１９を構成する膜はラミネートやテフロン（登録商標）のような加工が施されるなどして、低摩擦の滑らかな表面を有しており、圧力を加えると畳まれていたものが展開することはあっても膜自身が伸縮して密閉バッグ１９の膜自身が体積膨張しないよう強度を確保する為の強化繊維などを内部に有する配慮があることが望ましい。
【００５７】
同装置に加圧する事により、密閉バッグ１９が展開し、セラミックス１に被着した防護膜１６に接触する。圧力の増加と共に密閉バッグ１９の表面は圧接され接触面に対して垂直方向の力を働かせるが、たとえ水平方向に力がかかっても摩擦係数の低い防護膜１６上の摺動により吸収されるか内力として均衡する為にセラミックス１の配置を乱す事は無い。（図２１〜２２）
【００５８】
同装置の力が作用するのは密閉バッグ１９のつくる穴の内部であり、圧力による圧接力は内側の対面との反作用で相殺される為、密閉バッグ１９は移動せず圧接力を受ける治具は不要である場合もあるが、必要によっては治具を適用する。
【００５９】
加えて本手法では、他の手法とは異なり、密閉バッグによって「包含」或いは「支える」という側面を持っている。弱い圧接状態でセラミックスを表面に暫定的に纏着させ、全体的に纏着が終了後、圧接圧力まで増加させて圧接を行う事ができ。さらに内部の被圧接物の自立強度が低い場合であっても、バッグの圧力と構造的力によって強度を補いながら圧接を行う事もできる特徴を持っている。
【００６０】
上記一連の過程にて、本実施例は前記実施例１と同じく、母材１８に密着して敷設されたセラミックス１は垂直で均等な単位面積当りの圧接力により圧接され、指などによる圧接よりも接着力が均等化され、相互の接着力に差が生じない高い品質の圧接が可能となり、接着特性を均一化し、衝撃荷重などが一部の部材に集中した際に、応力分散が可能となり、破壊荷重への高い耐性を持つ接着能力を示す事が出来る。
【００６１】
また、この装置では圧接を適用する部材を配置しバッグを設置する作業を行うだけなので、個人の特性に依らない接着作業が可能である。また圧接力も圧接配管に負荷する圧力を調整することにより再現することが可能となる。圧力は段階的に操作可能であり、吸引などとは異なり、大気圧以上の圧接力を発生する事が可能である。これにより従来では出来なかったような粘度の高い接着剤４に対して薄い接着膜を作ることも可能となる。
【００６２】
本発明の第五実施形態にかかる接着装置について説明する。図２３〜２５は、本発明の第五実施形態にかかる接着装置要素の構成する装置の一例を示す概略図である。具体的には図２３のように本圧接装置を適用する一定の曲率半径を持たない曲面を持つ円錐形状を持つ母材２０を配置し、その円錐の外面に接着剤４を塗着してセラミックス１を密着して敷設する。
【００６３】
同母材２０の内表面上に固着防止や摩擦低減用の円状防護膜２２を被着し、その周囲を、穴の縁などに固定する。円状防護膜２２を被着したセラミックス１を敷設した円錐形状を持つ母材２０は、その外側を覆うような密閉バッグ２３を敷設する。（図２３）
【００６４】
この密閉バッグ２３は、円筒状の展開後バッグが圧接する内面に密着できる程度まで展開できるものである。必ずしも完全展開した形が圧接する自在な曲面と同じになる必要性は無い。また圧接する状態において完全に展開してしまうと圧接力がなくなるので想定される展開状態で若干展開する余地を残すような大きさでなければならない。
【００６５】
このような自在な曲面を持つ表面を圧接する場合、密閉バッグの形状よりも、固定用の治具の存在がより重要である。適用事例１~４までは単調形状であった為、単調な形状の密閉バッグや治具で圧接する環境を適用できたが、適用部位が自在な曲面を持つ場合、図２５にあるように、曲面に対して複数の治具を用いて密閉バッグ２３を固定し圧接しなければならない。
【００６６】
また図２５のように多段に分けて圧接するような場合、各密閉バッグの圧接行動が隔離しており、各々別に作用させる事が可能である。その為圧力を変える事が可能であり、それにより圧接状態の制御が可能となる。
【００６７】
この密閉バッグ２３を構成する膜はラミネートやテフロン（登録商標）のような加工が施されるなどして低摩擦の滑らかな表面を有しており、圧力を加えると畳まれていたものが展開することはあっても膜自身が伸縮して密閉バッグ２３の膜自身の体積膨張しないよう強度を確保する為の強化繊維などを内部に有する配慮があることが望ましい。
【００６８】
同密閉バッグ２３には圧力を供給する配管１２が接続されている。同密閉バッグ２３の減圧時の外径は、セラミックス１を敷設した円錐形状を持つ母材２０の外径よりも若干大きい程度の大きさのものである。必要によって圧接時バッグ２３が移動しないよう固定を行う。図２４にあるように、その密閉バッグ２３の上に圧接支持用梁（或いは板）２１を装着し、作業台より延びている圧接支持用フランジ或いはボルト９などのクランプ材により作業台３に固着される。
【００６９】
同装置に加圧する事により密閉バッグ２３が展開し、セラミックス１に被着した防護膜２２に接触する。圧力の増加と共に密閉バッグ２３の表面は圧接され接触面に対して垂直方向の力を働かせるが、たとえ水平方向に力がかかっても摩擦係数の低い防護膜２２上の摺動により吸収されるか内力として均衡する為にセラミックス１の配置を乱す事は無い。（図２５）
【００７０】
同装置はある断面を有する構造物の外周に作用する。圧力による圧接力は加圧後の安定した状態で任意の切断面での被圧接材や密閉バッグの前後の力は対面との反作用で相殺される為、密閉バッグ２３は移動せず圧接力を受ける治具は不要である場合もあるが、必要によっては治具を適用する。
【００７１】
上記一連の過程にて、本実施例は前記実施例１と同じく、母材１３に密着して敷設されたセラミックス１は垂直で均等な単位面積当りの圧接力により圧接され、指などによる圧接よりも接着力が均等化され、相互の接着力に差が生じない高い品質の圧接が可能となり、接着特性を均一化し、衝撃荷重などが一部の部材に集中した際に、応力分散が可能となり、破壊荷重への高い耐性を持つ接着能力を示す事が出来る。
【００７２】
また、この装置では圧接を適用する部材を配置し、バッグを設置する作業を行うだけなので、個人の特性に依らない接着作業が可能である。また圧接力も圧接配管に負荷する圧力を調整することにより再現することが可能となる。圧力は段階的に操作可能であり、吸引などとは異なり、大気圧以上の圧接力を発生する事が可能である。これにより従来では出来なかったような粘度の高い接着剤４に対して薄い接着膜を作ることも可能となる。
【００７３】
さらに本手法においては、その曲面の段階によって密閉バッグ２３を複数使って圧接できる。この圧接は同時に全体を圧接も可能だが、各々の密閉バッグ２３を分離して使い個々の密閉バッグによる圧接力の制御が可能となる。つまり密閉バッグ２３ごと、または圧接支持用梁（或いは板）２１ごとの圧接状態を変更できる単位ごとに圧接力を調整できる。
【００７４】
上記の過程にて、本実施例は前記実施例１に加えて多段階的に異なる特性効果及び能力を曲面に対して付与する事が出来る。これにより圧接力に緩急を付け、所定の接着効果を与える事ができ、特殊な機能を持つ構造を構成する可能性を持っている。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は圧力圧接を使った接着方法の適用である。これまでセラミックスの接着は手先労働を基本としたハンドメイドの様相が強かった。だが加工の不均一さによる強度の偏りが応力集中を招き、全体としての強度を弱める事は良く知られており、それは接着の分野でも同じである。
【００７６】
実際、我々の現場で見られるセラミックスの剥離や破損は、素材の加工時の欠陥や接着時の欠陥が原因となって周囲に波及していく事が散見される。
セラミックスと言う優れた硬度を持ちながら他の素材との物性の違いから、その優れた特性を使用するに当たっての適用が出来なくなっているのは、当にこの接着の問題である。
製品の特性を管理する上で、様々な管理が必要であるが、この接着については薬液や非接着物や母材の管理しか出来ていなかった。そこがボトルネックとなって、母材、被接着物、接着剤の総合力を落としていた。
【００７７】
現状での接着の管理は、外観から隙間無く敷き詰め、その中に不均一さや隙間などがない事を確認するぐらいしかなく、力による物理的管理と言うものが存在しなかった。本発明により、これまで外観確認程度しか出来なかった接着の管理の中に圧接力を均等に適用するという新たな項目を付加することが可能となった。
【００７８】
これは単に均一に圧接するだけではなく、圧接圧の調整についても述べている。場合によっては、1つの母材についても複数の圧力を適用して取り付けることも可能である。そして、その様な工夫をすることによって、接着のまた新しい可能性を発揮する事も可能であろうと思われる。
【符号の説明】
【００７９】
１…セラミックス 
２…母材（平面状） 
３…作業台 
４…接着剤（図示省略） 
５…保護膜（平面状） 
６…密閉バッグ（平板、曲板用） 
７…圧接支持用板（平板、曲板用）
８…圧接支持用梁 
９…クランプ材（ボルト） 
１０…圧接支持用フランジ 
１１…加圧用ポンプ（図示省略） 
１２…加圧チューブ 
１３…母材（曲面状） 
１４…圧接力支持用の治具  
１５…母材（円筒穴状） 
１６…保護膜（円筒状） 
１７…密閉バッグ（円筒穴内面用） 
１８…母材（円筒状） 
１９…密閉バッグ（円筒外面用） 
２０…母材（自在曲面） 
２１…圧接支持用板（自在曲面用） 
２２…保護膜（自在曲面用） 
２３…密閉バッグ（自在曲面用）  
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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