(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金からなり偏平な断面を有する複数の押出形材を接合して形成され、
上記形材同士の対向する各接合部の表面を含む外表面に陽極酸化皮膜層が生成されると共に、その上に電着塗膜層が被覆され、この電着塗膜間が接着剤で接着されることにより、上記形材同士が接合されている、ことを特徴とするパネル。
【請求項２】
前記形材同士の対向する各接合部が、前記接着剤に対して引き裂き力又は引き剥がし力の作用しないように互いに嵌合する凹断面形状及び凸断面形状である、ことを特徴とする請求項１に記載のパネル。
【請求項３】
前記形材同士の対向する各接合部が、当該形材における他の部分の断面形状よりも剛性の高い断面形状をそれぞれ有することにより、上記接合部に前記引き裂き力又は引き剥がし力を作用しにくくしてなる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパネル。
【請求項４】
前記接合される形材の何れか一方の接合部が、当該形材における他の部分の断面形状よりも剛性の低い断面形状を有することにより、上記接合部に前記引き裂き力又は引き剥がし力を作用しにくくしてなる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパネル。
【請求項５】
前記接着剤により接合される接合部が、パネルに求められる引張り強度Ｗに対し、下記数式１を満たすものである、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のパネル。
【数１】
τ×Σｘ≧Ｗ
ここで、τは形材同士の接合部における引張剪断強度(Ｎ／ｍｍ2)、Σｘは接合部の断面における接着部の長さの合計値(ｍｍ)、Ｗは接合された形材同士が互いに離間する方向に対して要求される単位長さ当たりの引張強度(Ｎ／ｍｍ)を示す。
【請求項６】
前記接着剤により接合される接合部が、前記接合された各形材の断面形状に対し、下記数式２を満たすものである、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のパネル。
【数２】
σ0.2×ｔ≧τ×Σｘ
ここで、σ0.2は形材自体の０.２％耐力(Ｎ／ｍｍ2)、ｔは形材同士の離間方向と直交する断面における厚みの各合計値のうちでの最小値(ｍｍ)、τは形材同士の接合部における引張剪断強度(Ｎ／ｍｍ2)、Σｘは接合部の断面における接着部の長さの合計値(ｍｍ)を示す。
【請求項７】
前記電着塗膜層が、前記形材に陽極酸化皮膜層を生成し且つ湯洗された後、アクリル系樹脂を電着塗装して焼き付け処理されたものである、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のパネル。
【請求項８】
前記接着剤が、エポキシ系又はアクリル系樹脂からなる２液性の常温硬化型接着剤である、
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のパネル。
【請求項９】
アルミニウム合金からなり偏平な断面を有する複数の押出形材を接合して形成するパネルの製造方法であって、
上記形材の表面に陽極酸化皮膜層を生成する陽極酸化処理工程と、
上記形材の陽極酸化皮膜層の表面に電着塗膜層を被覆する電着塗装工程と、
上記形材同士の対向する接合部の表面における電着塗膜同士の間に接着剤を塗布し、形材同士を密着させた後に上記接着剤を硬化させる接着工程と、を含む、
ことを特徴とするパネルの製造方法。
【請求項１０】
前記電着塗装工程は、前記陽極酸化処理工程により生成された陽極酸化皮膜層を湯洗した後に行われる、
ことを特徴とする請求項９に記載のパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金からなる偏平な断面を有する複数の押出形材を接合して形成するパネルと、係るパネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商店街のアーケードや歩行路又はバス停留所等の雨除け用のシェルターは、鉄骨構造体に屋根板を被覆したものや、アルミニウム合金の押出形材からなる枠組体に樹脂板を嵌合したものが採用されている。しかしながら、これらは鉄骨や形材の枠組みに屋根板や樹脂板を取り付けるため、部材数及び工数を要すると共に、シェルターの件名毎に設計・施工するため、設計から竣工までに長期の時間とコストを必要とする、という問題がある。
【０００３】
一方、アルミニウム合金の押出形材は、その断面設計が自在であるため、扁平な断面を有する複数の押出形材を接合することにより、任意サイズのシェルターを自在に設計・施工することが可能である。しかし、この場合でも、隣接する押出形材の接合部を、例えば雄・雌嵌合してボルト止めすると共に、雨仕舞いのため両形材の目地に沿ってシリコン・コーキングを充填するという、煩雑な手間が必要なため、工数とコストの低減が不十分であった。
【０００４】
ところで、アルミニウム合金の押出形材同士を接着剤で接合することも、これまで種々研究されてきた。例えば、発明者らは、先に特願平１０−２１３９８の特許出願において、アルミニウム合金の押出形材同士を接着剤で接合するパネルについて、その接合構造と利用形態について開示した。これによれば、押出形材はその押出方向に沿った長手方向においては長尺なパネルが容易に得られるが、反面その幅方向に沿った寸法は制限されるため接着剤を形材間の接合部に用いることにより広い面積を有するパネルが得られることが理解される。
【０００５】
また、住友軽金属技報(１９８６年４月号、６９〜７３頁)には、「アルミニウムの接着下地処理」とのタイトルで、アルミニウム材の接着に関する研究報告が成されている。これは、陽極酸化(アルマイト)処理により生じる多孔質面の性状や下地処理と接着強度との関係についての知見が開示されている。
更に、(社)軽金属協会発行のアルミニウムハンドブック(１９９４.７.２５)にも同様な事柄が掲載されている。例えば、サンドペーパー等によりアルミ生地を露出させトリクレンによる下地処理の後で接着することが開示されている。
これらの技術は、アルミニウム材の接着強度を大きくすることを主眼とするもので、アルマイト層の多孔質な表面を利用して接着することにより、多孔質部分に対する接着剤のアンカー的効果で接着強度を得ることに関するものであった。
【０００６】
ところで、アルミニウム合金からなる複数の押出形材を並べて接着しパネルを形成する場合、その製造工程は次の２つの方法(１)，(２)が考えられる。
(1)押出機で形材を押し出す工程→接着工程→陽極酸化処理工程→電着塗装工程
(2)押出機で形材を押し出す工程→陽極酸化処理工程→接着工程→電着塗装工程
(1)，(2)の方法では形材を陽極酸化処理槽への浸漬や電着塗装時の溶剤により接着剤が劣化するため、パネルを製造する場合、表面処理設備によって操業が困難になる場合が生じる、という問題を有する。また、(2)の方法では表面処理ラインで連続して行われる陽極酸化処理処理工程及び電着塗装工程の途中に接着工程が入るため、製造工程が全体に煩雑化する、という問題があった。尚、押出形材は一般に陽極酸化処理した後で電着塗装して利用されることが多い。これにより、光沢を有する外観とし、表面に汚れが付着しにくくするためである。
【０００７】
【発明が解決すべき課題】
本発明は、以上のような従来の技術における問題点を解決し、複数のアルミニウム合金の押出形材を接着剤により強力且つ確実に接合できるパネルと、係るパネルを得るための製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため、発明者らが鋭意研究・調査した結果、表面に陽極酸化皮膜層及び電着塗膜層を被覆したアルミニウム合金の押出形材同士の接着強度が、無地のアルミニウム表面の形材同士の場合に比べて僅かしか低下しないという知見を見出したことにより、得られたものである。
即ち、本発明のパネルは、アルミニウム合金からなり偏平な断面を有する複数の押出形材を接合して形成され、係る形材同士の対向する各接合部の表面を含む外表面に陽極酸化皮膜層が生成されると共に、その上に電着塗膜層が被覆され、且つこの電着塗膜間が接着剤で接着されることにより、上記形材同士が接合されている、ことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、接着剤が電着塗膜層の間に介在し且つ両形材が強固に接着されるため、無地のアルミニウム表面同士の接着の場合と略同等の接着強度が得られる。従って、接着剤のみにより、強固に接合したパネルを形成することが可能となる。しかも、各形材は表面に陽極酸化皮膜層が生成されていると共に、その上に更に電着塗膜層が被覆されているので、耐食性と外観光沢性の双方とも高い性能を有するパネルを得ることができる。
【００１０】
また、前記形材同士の対向する各接合部が、前記接着剤に対して引き裂き力又は引き剥がし力の作用しないように互いに嵌合する凹断面形状及び凸断面形状である、パネルも含まれる。
一般に、接着剤による接合部の破断強度のうち、引張力や引張剪断力に比べて、引き裂き力や引き剥がし力は著しく小さい。しかし、上記パネルによれば、接合された一対の押出形材が互いに離間する方向に引張荷重を受けても、上記接着剤の位置する接合部では引き裂き力又は引き剥がし力が作用せず、該接合部で破断されることがない。むしろ、場合によっては何れかの押出形材の中間において破断が生じる程度に、上記接合部が確実な高強度を有するようにすることができ、パネルの構造体として安全性を保証することができる。
尚、引き裂き力は、板材同士を重複して接着したとした場合で、その接着面に対して当該接着面の面外方向に各板材を引っ張る外力を、引き剥がし力は、重複して接着された板材同士の一方の板材を接着面の面外方向に剥がす外力である。
【００１１】
更に、前記形材同士の対向する各接合部が、当該形材における他の部分の断面形状よりも剛性の高い断面形状をそれぞれ有することにより、上記接合部に前記引き裂き力又は引き剥がし力を作用しにくくしてなる、パネルも含まれる。
これによれば、例えば雄・雌嵌合式の剛性の高い断面形状を有する接合部として、接合される押出形材を離間させる方向の引張り剪断面に沿って接着剤が塗布されるので、引き裂き力又は引き剥がし力が作用せず、大きな接着強度を有するパネルとすることが可能となる。
一方、前記接合される形材の何れか一方の接合部が、当該形材における他の部分の断面形状よりも剛性の低い断面形状を有することにより、上記接合部に前記引き裂き力又は引き剥がし力を作用しにくくしてなる、パネルも含まれる。
これによれば、引張剪断力が作用する前に、接着された形材の一方がその接合部以外の中間部分で変形するため、接合部(接着剤)への引き裂き力や引き剥がし力の作用を回避することが可能となる。
【００１２】
また、前記接着剤により接合される接合部が、パネルに求められる引張強度Ｗに対し、下記数式３を満たすものである、パネルも含まれる。
【００１３】
【数３】
τ×Σｘ≧Ｗ
【００１４】
これによれば、接合される形材同士を離間させる引張強度に対し、これ以上の接着強度を有する接合部を確実に有するパネルが容易に形成でき、安全なパネルにすることができる。尚、数式３で、τは形材同士の接合部における引張剪断強度(Ｎ／ｍｍ2)、Σｘは接合部の断面における接着部の長さの合計値(ｍｍ)、Ｗは接合された形材同士が互いに離間する方向に対して要求される単位長さ当たりの引張強度(Ｎ／ｍｍ)を示す。
【００１５】
更に、前記接着剤により接合される接合部が、前記接合された各形材の断面形状に対し、下記数式４を満たすものである、パネルも含まれる。
【００１６】
【数４】
σ0.2×ｔ≧τ×Σｘ
【００１７】
これによれば、接合される一対の押出形材が互いに離間する方向に引張荷重を受けても、上記接着剤の位置する接合部では破断しにくいパネルを容易且つ確実に得ることができる。
尚、数式４において、σ0.2は形材自体の０.２％耐力(Ｎ／ｍｍ2)、ｔは接合部を除いた形材同士の離間方向と直交する断面における厚みの各合計値のうちでの最小値(ｍｍ)、τは形材同士の接合部における引張剪断強度(Ｎ／ｍｍ2)、Σｘは接合部の断面における接着部の長さの合計値(ｍｍ)を示す。
【００１８】
また、前記電着塗膜層が、前記形材に陽極酸化皮膜層を被覆し且つ湯洗された後、アクリル系樹脂を電着塗装して焼き付け処理されたものである、パネルも含まれる。これにより、未封孔状態の陽極酸化皮膜層の上に電着塗膜層が形成されるため、係る塗膜層を強固に被覆できる。従って、形材を接合する接着剤の引張剪断強度等をアルミニウム素地の場合と同程度としたパネルが得られる。
加えて、前記接着剤が、エポキシ系又はアクリル系樹脂からなる２液性の常温硬化型接着剤である、パネルも含まれる。これによれば、接着剤によって接合される各押出形材の接合部間において、上述した引張強度を確実に付与することが可能となる。
【００１９】
一方、本発明のパネルの製造方法は、アルミニウム合金からなり偏平な断面を有する複数の押出形材を接合して形成するパネルの製造方法であって、係る形材の表面に陽極酸化皮膜層を生成する陽極酸化工程と、上記形材における陽極酸化皮膜層の表面に電着塗膜層を被覆する電着塗装工程と、上記形材同士の対向する接合部の表面における電着塗膜層同士の間に接着剤を塗布し、形材同士を密着させた後に上記接着剤を硬化させる接着工程と、を含む、ことを特徴とする。
これによれば、隣接する押出形材間に塗布される接着剤が陽極酸化処理や電着塗装の影響を受けず、無地のアルミニウム表面同士の接着の場合と略同等の剪断強さ等が得られるので、複数の押出形材を接着剤のみにより、強固に接合したパネルを確実に製造することができる。しかも、優れた耐食性と外観光沢性が得られると共に、接着剤が従来のように陽極酸化処理液や電着塗装の溶剤に接触して劣化しないので、所要の接着強度を確実に得ることが可能となる。
【００２０】
また、前記電着塗装工程は、前記陽極酸化処理工程により生成された陽極酸化皮膜層を湯洗した後に行われる、パネルの製造方法も含まれる。
これによれば、電着塗膜層が封孔されていない陽極酸化皮膜層に強固に密着するので、接合した押出形材間に引張剪断力が働いても、上記皮膜層と塗膜層との間での剪断破壊を確実に防止することができる。従って、パネルにおける押出形材間に高い引張り剪断強さを与えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下において本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１(Ａ)は、本発明のパネルを得るために行った引張試験の状態を示す。
まず、アルミニウム合金(Ａ６０６３−Ｔ５)からＪＩＳ Ｋ６８５０「接着剤の引張剪断接着強さ試験方法」に基づき、一対の板片(長さ１００mm×幅２５mm×板厚１.５mm)１ａ,１ｂを用意した。図１(Ａ)のように左右方向の長さが１２.５mmの接着面６に、２液性エポキシ系接着剤(長瀬チバ社の商品名：アラルダイト(樹脂:Ａｗ１０６、硬化剤:ＨＶ９５３Ｕ))８を塗布して板片１ａ,１ｂを接着した。
上記板片１ａ,１ｂは、その表面に平均厚さ５μｍの陽極酸化(硫酸)皮膜層２と、アクリル系樹脂からなり平均厚さ１０μｍの電着塗膜層４を予め被覆している。この電着塗膜層４は、上記皮膜層２を生成し且つ湯洗した未封孔の状態で被覆され、１８０℃で３０分間焼き付け処理が施されている。
【００２２】
また、上記接着剤８が塗布される発明例の板片１ａ,１ｂの接着面６,６は、アセトンで脱脂された後、接着面６，６間にて接着剤８の厚みを一定にするため、線径０．１mmの鋼線を一対平行に挿入して前記接着剤８を塗布した。係る接着剤８の硬化条件は、常温で３日間保持するものとした。
一方、上記板片１ａ,１ｂと同じ材質とサイズを有する比較例１の板片は、上記皮膜層２や塗膜層４のない表面がアルミ素地のものであり、予め２４０メッシュのサンドペーパーで接着面６を仕上げ研磨した後、上記と同様の条件で接着剤８を塗布して接着した。更に、上記板片１ａ，１ｂと同じ材質とサイズを有する比較例２の板片は、表面に酸化皮膜層２のみを被覆し且つこれを湯洗した未封孔の状態で、上記と同様の条件で接着剤８を塗布して接着した。
５組ずつの発明例及び比較例１，２の各板片(１ａ,１ｂ)について、接着剤の引張剪断強さ試験方法(JIS Ｋ６８５０−１９９４)に基づいて、図１(Ａ)中の矢印方向に沿って引張速度２mm／分により行った。それらの結果を表１に示した。
【００２３】
【表１】
0003829234.tif 000002
【００２４】
表１の結果は、「比較例２＞比較例１＞発明例」の順による引張剪断強度であったが、実質的には略同等であった。即ち、発明例による接着力は、最大の強度を得るものではないが、所定の接着面積を用いることにより、実用的な接着強度を有するパネルが得られることが判明した。
また、発明例と同じ板片を用い同じ方法及び条件で接着した試験片により、接着面の引張力の加わり方による各種の接着強度を測定した。
その結果を表２に示す。尚、表２中における引張強度は「接着剤の引張強さ試験方法／JIS Ｋ６８４９−１９９４」に基づく角棒引張試験片を用いた。また、引張剪断強度は、前記表１に示した試験方法によって得た。両試験共に５組の試験片に対して行った。
【００２５】
【表２】
0003829234.tif 000003
【００２６】
表２の結果は、「引張強度＞引張剪断強度」であることが判明した。尚、引き裂き強度の結果は表２に示していないが、引張剪断強度の約１０％程度であり、かなり小さな外力で引き裂かれたり、引き剥がされることが既に知られている。
図１(Ｂ)は、上記試験結果を前提に、アルミニウム合金(Ａ６０６３−Ｔ５)からなる一対の押出形材１０ａ,１０ｂを接着した状態を示す。形材１０ａ,１０ｂは、断面が扁平で矩形の中空部１２を内蔵し、大小の縦端面１４，１６と、これらの間の水平面１５とからなる接着面を有し、表面全体に平均厚さ５μｍの陽極酸化皮膜層２と、平均厚さ１０μｍの電着塗膜４を被覆している。
図１(Ｂ)に示すように、何れかの形材１０における予めアセトンで脱脂した接着面(１４,１５,１６)に前記接着剤８と同様の２液性エポキシ系接着剤１８を塗布し、同様に脱脂した他方の形材１０を図示のように点対称にして接着する。
【００２７】
ところで、図１(Ｂ)において、略断面Ｚ字形に固着し硬化する接着剤１８のうち、形材１０ａ，１０ｂを互いに離間する引張力に実質的に抵抗する引張剪断強度は、水平面１５間に挟まれた水平部分１８ａにより得られる。表２に示したように、接着部では引張剪断強度(τ)よりも引張強度(Ｗ)の方が大きい。即ち、要求される引張強度に対して、接着剤１８により引張剪断強度相当の接着強度が得られた場合、常にそれ以上の引張強度が得られていることになり、係る場合は必要とする接着強度が得られることになる。
従って、図１(Ｂ)において、接着剤１８の図示の水平部分１８ａの長さ及び一対の垂直部分１８ｂの長さの合計値(Σｘ(ｍｍ))と、形材１０ａ，１０ｂの接合部における引張剪断強度(τ(Ｎ／ｍｍ2))との積が、数式５に示すように、接着剤１８に求められる、図１(Ｂ)において紙面奥行き方向に沿う単位長さ当たりの引張強度(Ｗ(Ｎ／ｍｍ))以上であれば、支障ないことが理解される。
【００２８】
【数５】
τ×Σｘ≧Ｗ
【００２９】
更に、図１(Ｂ)において、形材１０ａ，１０ｂにおける中間部における断面の厚みの合計値(ｔ(mm))と形材１０ａ,１０ｂ自体の０.２％耐力(σ0.2(Ｎ／mm2))との積が、下記の数式６に示すように、上記引張剪断強度(τ(Ｎ／ｍｍ2))と水平部分１８ａ及び各垂直部分１８ｂの長さの合計値(Σｘ(ｍｍ))との積と同じ値か、それ以上の値であれば一層十分な接着強度を有することが理解できる。
【００３０】
【数６】
σ0.2×ｔ≧τ×Σｘ
【００３１】
一方、図１(Ｂ)に示すように、左側の形材１０ａの接着部Ｅ１の板厚が薄い場合、形材１０ａの中間部Ｅ０に加わる引張力Ｗにより上記接着部Ｅ１が変形し、図示で矢印方向の引き裂き力Ｈが接着部に加わる。係る引き裂き力Ｈに対する接着強度は前述したように低いため、接着剤１８がその上端部から剥離し始め、且つ接着部の全体に伝播して破断に至る、という問題がある。
即ち、形材１０ａ，１０ｂのように引き裂き力Ｈが作用し易い断面形状ではなく、互いに雄・雌嵌合する凹断面形状及び凸断面形状の接合部であって、当該形材の他の部分よりも剛性の高い断面形状とすることが必要となる。
【００３２】
図２(Ａ)は、係る接合部２１ａ,２１ｂを左右両端に有する押出形材２０,２０を接合したパネル２０ａを示す。図２(Ａ)は、各形材２０の押出方向と直交する方向で切断した断面示す。形材２０は、前記同様のアルミニウム合金からなり、断面が扁平で略矩形の中空部２２を内設すると共に、右端の端面２３の中央に凸部２４を有する凸断面形状の雄型接合部２１ａと、左端の端面にて上下一対の凸条２７間に凹部２６を有する凹断面形状の凹雌型接合部２１ｂとを有する。
図２(Ａ)のように、接合部２１ａ，２１ｂの端面２３と凸条２７が当接すると共に、凸部２４と凹部２６とが雄・雌嵌合する。
【００３３】
これらの表面全体には、図２(ａ)に示すように、予め平均厚さ５μｍの陽極酸化皮膜層２と、平均厚さ１０μｍの電着塗膜層４が被覆されている。隣接する形材２０，２０における接合部２１ａ，２１ｂを予めアセトンで脱脂した後、図２(Ａ)に示すように、前記接着剤８と同様の２液性エポキシ系接着剤２８を何れかの接合部に塗布した後、他方の形材２０を図示のように端面２３と凸条２７が当接し、且つ凸部２４と凹部２６とを雄雌嵌合させて接着する。
尚、接合部２１ａ，２１ｂにおける各部の板厚は、中間部分の板厚よりも２〜５倍程度の厚さとし、接合部２１ａ，２１ｂを中間部分よりも剛性の高い断面形状としている。
【００３４】
図２(Ａ)において、接着剤２８は、下記数式７で算出されるその断面全体に渉る長さ(Σｘ)において、形材２０,２０を左右に離間させる引張力Ｗを受ける。
即ち、前記数式５のように、接着部の全長さ(Σｘ)に引張剪断強度(τ)を乗じた値(τ×Σｘ)が引張力(Ｗ)以上であれば、前述したように接着部の単位長さ当たりの引張強さは引張剪断強さより大きいため、所要の引張力(Ｗ)以上の接着強度が得られる。
【００３５】
【数７】
Σｘ＝２×(ｘ1)＋２×(ｘ2)＋ｘ3
【００３６】
また、前記数式６のように、形材２０,２０の中間部の厚み(ｔ＝ｔ/２×２)と形材２０,２０自体の０.２％耐力(σ0.2)との積が、上記接着部の全長さ(Σｘ)とその引張剪断耐力(τ)との積(τ×Σｘ)以上であれば、所要の接合強度を確実に得ることができる。しかも、形材２０,２０が接着される接合部２１ａ,２１ｂは、中空部２２を内設する他の部分よりも板厚を厚くしているので、剛性の高い断面形状を有し且つ互いに雄・雌嵌合することにより引き裂き力Ｈや引き剥がし力が作用しない。従って、少なくとも前記数式６にて算出される値(τ×Σｘ)を保持するように、予め設計することにより、安定した接合強度を有するパネルを得ることが可能となる。
【００３７】
ここで、上記パネル２０ａの製造方法を説明する。図２(Ｂ)に示すように、先ず形材２０を図示しない押出機を用いて押出成形する。形材２０の断面は、予め前記数式５，６の条件を満たすように設計され、その中空部２２内の中央には中空部２２を２分割するウェブ２５が必要に応じて一体に付設されている。
次に、係る形材２０をパネル２０ａに応じた長さに切断した後、陽極酸化処理を施す。予め表面を脱脂した形材２０，２０を図示しない電極に支持して処理槽内の処理液中に浸漬し、図３(Ａ)に示すように、公知の方法により陽極酸化皮膜層２を形材２０の表面に生成する。係る被膜層２は、５〜２０μｍ程度の厚みとする。処理槽から取り出した係る形材２０は、酸化皮膜層２表面の多数のポアが完全な封孔状態にならないように、８０℃程度の湯により湯洗する。
更に、上記形材２０を別の電極に支持して図示しない電着処理槽内のアクリル系樹脂塗料の電着液中に浸漬し、公知の方法により電着(電気永動)塗装を行う。
この結果、図３(Ｂ)に示すように、形材２０の皮膜層２の表面全体にアクリル系樹脂からなり約１０μｍ程度の厚みを有する電着塗膜層４が被覆される。最後に、形材２０を約１６０〜１９０℃で約３０分間加熱して焼き付け処理を施し、上記塗膜層４を硬化し安定させる。尚、陽極酸化皮膜層２及び電着塗膜層４は、連続した表面処理ラインで処理される。
【００３８】
そして、以上のように酸化皮膜層２と電着塗膜層４とを有する複数の形材２０，２０をアセトンで脱脂した後、互いに接合部２１ａ,２１ｂが対向するように隣接し、接合部２１ａ,２１ｂの何れかに接着剤２８を塗布する。接着剤２８は、エポキシ系又はアクリル系樹脂からなる２液性の常温硬化型の接着剤である。
隣接する形材２０,２０の接合部２１ａ,２１ｂを接着剤２８を介して雄・雌嵌合して接合した状態で、形材２０,２０を、適宜の押さえ治具によって接着剤２８の厚みが適正になるように固定する。係る固定した状態で２，３日程度に渉り保持し、上記接着剤２８を硬化処理しその接着力を安定化させる。これにより、図２(Ａ)に示したように、複数の形材２０を接着剤２８により接合した前記パネル２０ａを得ることができる。
【００３９】
図４(Ａ)は、異なる形態の押出形材３０を示す。この形材３０も前記同様のアルミニウム合金からなり、断面が扁平で略矩形の中空部３２を内設すると共に、右端の端面３３の中央に断面台形の凸部３４を有する雄型接合部３１と、左端の端面に断面略台形で上下対称の凸条３７，３７と、この間に位置する断面台形の凹部３６を有する雌型接合部３５とを有する。図示のように、接合部３１，３５の凸部３４と凹部３６とが雄・雌嵌合可能とされている。尚、これらの表面全体には、図４(ａ)に示すように、平均厚さ５μｍの陽極酸化皮膜層２と、平均厚さ１０μｍの電着塗膜層４とが前述した方法により予め被覆されている。また、接合部３１，３５における各部の板厚は、中間部分よりも厚肉とし剛性を高い断面形状としている。
【００４０】
図４(Ｂ)に形材３０，３０を接合して得られるパネル３０ａの断面を示す。隣接する形材３０,３０における接合部３１,３５を予めアセトンで脱脂した後、図４(Ｂ)に示すように、前記接着剤８と同様の２液性エポキシ系接着剤３８を何れかの接合部に塗布し、他方の形材３０を図示のように端面３３と凸条３７が当接し、且つ凸部３４と凹部３６とが雄雌嵌合させて接着し且つ硬化処理する。これにより、複数の形材３０を接着剤３８により接合した前記パネル３０ａを得ることができる。尚、接着部の全長さΣｘは、図４(Ｂ)に示す２つのｘ2、１つのｘ3、及び２つのｘ4の合計値により算出される。
【００４１】
図５(Ａ)は、異なる形態の押出形材４０の接合部４１，４５の断面を示す。
形材４０も前記同様のアルミニウム合金からなり、図５(Ａ)に示すように、断面が略矩形の中空部４０ａを内蔵する。形材４０の右端には、端面中央に断面三角形状の凹溝４３と、その上下に平行に突出する断面三角形状の凸条４２，４２を有し、且つ外側面との間に段部４４とを有する接合部４１が設けられている。
また、形材４０の左端には、端面中央に断面三角形状の凸条４６と、その上下の断面三角形状で互いに平行な凹溝４７，４７と、これらの上下に連設する屈曲部４８を介して外側面と平行に突出する一対のフランジ４９，４９を有する接合部４５が設けられている。図５(ａ)に示すように、形材４０の表面には、前記同様に陽極酸化皮膜層２と電着塗膜層４とが予め被覆されている。
【００４２】
複数の形材４０における接合部４１，４５を脱脂した後、図５(Ａ)に示すように、接合部４１に前記同様の接着剤Ｓを塗布する。次いで、図５(Ｂ)に示すように、形材４０,４０の接合部４１,４５を接合する。即ち、凹溝４３内に凸条４６を、各凹溝４７内に各凸条４２をそれぞれ嵌合すると共に、段部４４にフランジ４９を位置させている。しかも、接合部４１,４５間は、図５(Ｂ)中のＫ部分において形材４０，４０が当接することにより、適正な間隔で接着剤Ｓを介して左右の形材４０，４０を接合している。これより、複数の形材４０からなるパネルを形成することが可能となる。
尚、図５(Ｂ)に示すように、接合部４１,４５間において、凹溝４３の底部と凸条４６の先端の間、各凹溝４７の底部と凸条４２の先端の間、及び各凸条４２と屈曲部４８との間には、所要断面積の隙間Ｆが位置し、余分となった接着剤Ｓを受け入れる。また、図５(Ｂ)に示すように、接合部４１，４５間における接着剤Ｓの全長さは、前記数式５,６におけるΣｘとして用いられる。但し、図５(Ｂ)中の隙間Ｆの部分では、接着剤Ｓの厚みが適正値よりも大きくなるため、係る隙間Ｆ部分を除いて上記長さΣｘが計算される。
【００４３】
図６(Ａ)は、前記押出形材４０の全体の断面を例示する。即ち、形材４０は両端に接合部４１，４５を有すると共に、これらの間に互いに平行でカーブした一対の湾曲片４０ｂ,４０ｃと、これらに挟まれた扁平な中空部４０ａを有すると共に、図６(ａ)に示すように、その表面には陽極酸化皮膜層２と電着塗膜層４を有している。図６(Ｂ)に示すように、隣接する形材４０,４０の接合部４１,４５を順次接合していく。その結果、図４(Ｃ)に示すように、複数の形材４０を接合したパネル４０ｄを形成することができる。このパネル４０ｄは、図示のように、全体が連続するカーブの湾曲面を形成するので、駅前や商店街において歩行者を雨水から保護するシェルター等の屋根ユニットとして活用することができる。
【００４４】
本発明は以上において説明した各形態に限定されるものではない。
図２乃至図６で示した形材２０,３０,４０は、接合部２１ａ，２１ｂ等の断面形状を中間部分のそれよりも剛性の高いものとしたが、例えば、図７(Ａ)に示す押出形材５０を用いることにより、前記図１(Ｂ)で示した接着面に対する面外方向の引き裂き力Ｈが作用しないパネル５０ａを得ることができる。
形材５０は、図７(Ａ)に示すように、前記同様のアルミニウム合金からなり、断面が扁平な矩形の中空部５１を有し、図示の右端には、厚肉の端壁５３から突設した薄肉で平行な一対の凸条５４，５４からなる接合部５２を有する。また、左端においては端壁５８，５８間の中央の凸部５７の上下に位置する凹溝５６，５６からなる接合部５５を有する。一対の凹溝５６からなる接合部５５は、形材５０の中間部分よりも厚肉とされている。図７(ａ)に示すように、形材５０はその表面に陽極酸化皮膜層２と電着塗膜層４を予め被覆している。
【００４５】
図７(Ａ)に示すように、前記同様に接合部５２，５５間を接着剤５９により接合しパネル５０ａを得る。そして、各凸条５４は最も薄肉であり、且つ形材５０の他の部分よりも剛性の低い断面形状であるため、図７(Ａ)中に示す矢印方向の引き裂き力Ｈや引き剥がし力は作用しなくなる。
即ち、本発明のパネルを形成する押出形材は、接合部で接着した際に、引き裂き力Ｈ等が作用しにくくするため、接合部の断面形状を他の部分より剛性を有する凹・凸断面形状とするか、或いは一方の形材を引き裂き力Ｈ等が作用する前にその形材の本体が変形する柔軟な断面形状を用いることができる。
【００４６】
また、図６(Ａ)で例示した接合部４１,４５の間における湾曲片４０ｂ,４０ｃに替えて、互いに平行で断面略ヘ字形に屈曲した一対の屈曲片を有する押出形材を用い、且つ隣設する形材の屈曲片が連続したジグザク形状を呈するように、接着剤Ｓを介して接合した断面がジグザク形状を呈するパネルを形成することもできる。或いは、棟部分となる中央に上記断面略ヘ字形に屈曲した一対の屈曲片を有する押出形材を用い、その両側に接合部４１，４５間に直線の側片を有する形材を複数接着剤Ｓを介して接合することにより、断面全体が略ヘ字形を呈する屋根用のパネルを形成することも可能である。勿論、接合部４１，４５間には、任意の断面形状の側片を配置することができ、且つその一部を中空部４０ａのない一方の側にのみ側片が位置する形材にすることも可能である。
【００４７】
【実施例】
ここで、本発明の具体的な実施例を図７(Ｂ)のパネル６０により説明する。
図７(Ｂ)に示すように、パネル６０を形成する押出形材６１は、アルミニウム合金(ＪＩＳ：Ａ６０６３)からなりＴ５熱処理が施されている。この形材６１は、断面扁平で矩形の中空部６２と、その右端にて端壁６５とその中央に細長い凸条６４を有する凸断面形状の雄型接合部６３と、左端にて端壁６７とその中央に細長い凹溝６８を有する凹断面の形状の雌型接合部６６とを有する。図７(Ｂ)において、形材６１の左右方向の全幅は２７０ｍｍ、垂直方向の厚みＴは２５ｍｍ、中間部の板厚ｔは２.５ｍｍ、各接合部６３,６６の板厚は６ｍｍ、凸条６４及び凹溝６８の各傾斜面の左右方向における長さＬは２０ｍｍである。更に形材６１の０.２％耐力は１４５Ｎ／ｍｍ2、引張強さは実測値で１９０Ｎ／ｍｍ2である。
【００４８】
上記形材６１を押出成形した後、硫酸陽極酸化処理により平均膜厚７μｍの陽極酸化皮膜層２を生成し、且つ約８０℃の湯で湯洗した。係る未封孔状態の皮膜層２を有する形材６１に対し、アクリル系熱硬化樹脂による電着塗装を施し、平均膜厚１０μｍの電着塗膜層４を上記皮膜層２の上に被覆した後、約１６０℃〜１９０℃で３０分間加熱する焼き付け処理を行い上記塗膜層４を硬化させた。
上記皮膜層２と塗膜層４を有する形材６１を、図７(Ｂ)に示す押出方向(紙面奥行き方向)に沿って５０ｍｍの長さで１０個切断した。各形材６１の接合部６３，６６をアセトンで脱脂した後、２液性エポキシ系接着剤(長瀬チバ社の商品名:アラルダイト(樹脂:Ａｗ１０６、硬化剤:ＨＶ９５３Ｕ))６９を塗布し、図７(Ｂ)に示すように、一対ずつの形材６１を接合部６３,６６で雄・雌接合して接着した。尚、上記接着剤６９の平均厚さは１００μｍであった。得られた５組の試験片を７日間保持した。
【００４９】
５組の試験片に付き、図７(Ｂ)にて接着された形材６１，６１が互いに離間する左右方向に沿って引っ張る引張試験を行った。その結果、各組の試験片は接着部分で破断し、平均の破断強度は３９２００Ｎ(７８４Ｎ／ｍｍ)であった。尚、各形材６１は、接合部６３，６６を除いた中間部分で伸び変形を生じていた。
ところで、各試験片における接着部の全長Σｘは、図７(Ｂ)で示す接着剤６９の３つの垂直部ｘ2,ｘ2,ｘ3(５ｍｍ×３)と、一対の傾斜部ｘ4(２０.６ｍｍ×２)の和である。これを前記数式５に基づき剪断強度(τ)との積を求めると、下記数式８の右端に示す値が算出された。
【００５０】
【数８】
τ×Σｘ＝１２.７Ｎ／mm2×((５mm×３)＋(２０.６mm×２))＝７１４Ｎ／mm
【００５１】
一方、形材６１自体の図７(Ｂ)で示す紙面奥行き方向に沿った長さ１ｍｍ当たりの耐力限界は７２５Ｎ／ｍｍで、破断限界強度は９５０Ｎ／ｍｍである。
また、数式８によって算出された剪断耐力(τ)と接着部の全長Σｘとの積の値(７１４Ｎ／ｍｍ)よりも、試験片により測定した実際の強度(７８４Ｎ／ｍｍ)が高くなった。これは数式８では引張剪断強度により強度を算出しているが、係る引張剪断強度よりも引張強度の方が大きいため、その増加分が加味されたことによるものと考えられる。従って、引張剪断強度(τ)を用いる上記数式８により算出される値は、形材６１，６１を接着して得られるパネル６０における接着強度を設計する場合に、その安全性を十分に保証し得ることが確認された。
【００５２】
【発明の効果】
以上において説明した本発明のパネルによれば、接着剤が電着塗膜層の間に介在し且つ両形材が強固に接着され、無地のアルミニウム表面同士の接着の場合と略同等の接着強度が得られるので、複数の押出形材を接着剤のみにより、強固に接合したパネルを形成することが可能となる。しかも、各形材は陽極酸化皮膜層及び電着塗膜層がその表面に被覆されているので、耐食性と外観光沢性の双方が高いパネルを得ることができる。且つ、アルミニウム材に通常用いられる表面処理をそのまま活用することもできる。
また、請求項２乃至４のパネルによれば、引き裂き力や引き剥がし力に対して、強力に抵抗し得る接合部かこれらが作用しにくい接合部を有するので、接着剤による安定した接合を得ることができる。
更に、請求項５，６のパネルによれば、所要の引張り強度や接着剤にて接合される接合部に対し、必要な接着強度や断面形状を有する押出形材を用いることが容易にでき、安定した接着強度を有するパネルとすることができる。
【００５３】
一方、本発明のパネルの製造方法によれば、押出形材間に塗布される接着剤が陽極酸化処理や電着塗装の影響を受けず、無地のアルミニウム表面同士の接着の場合と略同等の接着強度が得られるので、複数の押出形材を接着剤のみにより、強固に接合したパネルを確実に製造することができる。しかも、耐食性と外観光沢性が得られると共に、接着剤が従来のように陽極酸化処理液や電着塗装の溶剤に接触して劣化しないので、所要の接着強度を確実に得られる。加えて、アルミニウム材に通常用いられる表面処理設備・工程をそのまま活用することができる。
また、請求項１０の製造方法によれば、電着塗膜層が封孔されていない陽極酸化皮膜層に強固に密着するので、接合した押出形材間に引張剪断力が働いても、上記皮膜層と塗膜層との間での破断を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  (Ａ)は本発明のパネルを得るため板片により行った引張試験の状態を示す概略図、(Ｂ)は押出形材間の接合部における接着剤の作用等を示す概略図。
【図２】  (Ａ)は本発明のパネルを示す部分断面図、(ａ)は(Ａ)中の一点鎖線部分ａの拡大図、(Ｂ)はこのパネルを形成する押出形材の断面図。
【図３】  (Ａ)は図２(Ｂ)の形材の表面に形材の表面に陽極酸化処理を施した状態を示す部分断面図、(Ｂ)は電着塗装を施した状態を示す部分断面図。
【図４】  (Ａ)は異なる押出形材の部分断面図、(ａ)は(Ａ)中の一点鎖線部分ａの拡大図、(Ｂ)は(Ａ)の形材同士を接合して得たパネルを示す概略断面図。
【図５】  (Ａ)は異なる形態の押出形材の各接合部を示す部分断面図、(ａ)は(Ａ)中の一点鎖線部分ａを示す拡大図、(Ｂ)は係る接合部を接着剤により接合した状態を示す部分断面図。
【図６】  (Ａ)は図５の接合部を両端に有する押出形材の断面図、(ａ)は(Ａ)中の一点鎖線部分ａを示す拡大図、(Ｂ)は上記形材同士の接合状態を示す部分断面図、(Ｃ)は係る形材を複数枚接合して形成したパネルの断面図。
【図７】  (Ａ)は更に異なる形態の押出形材同士を接合したパネルの部分断面図、(ａ)は(Ａ)中の一点鎖線部分ａを示す拡大図、(Ｂ)は本発明の実施例の押出形材とこれを接合したパネルを示す部分断面図。
【符号の説明】
２………………………………………………………………………陽極酸化皮膜層
４………………………………………………………………………電着塗膜層
１８,２８,３８,Ｓ,５９,６９………………………………………接着剤
１０ａ,１０ｂ,２０,３０,４０,５０,６１………………………押出形材
２０ａ,３０ａ,４０ｄ,５０ａ,６０………………………………パネル
２１ａ,２１ｂ,３１,３５，４１,４５,５２,５５,６３,６６…接合部
Ｈ………………………………………………………………………引き裂き力
【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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