增强片及增强结构体的制作方法

本发明涉及增强片及增强结构体，详细而言，涉及用于贴合于各种产业制品而增强该制品的增强片、以及使用了该增强片的增强结构体。

背景技术：

以往，已知对于汽车、铁道车辆、船舶、飞机等运输设备、站台门等安装结构物，为了进行增强，将增强片贴合于运输设备等的金属面板(例如，参照专利文献1。)。

专利文献1中记载了一种钢板增强片，其具备包含钢板增强用树脂组合物的树脂层和增强层，所述钢板增强用树脂组合物含有环氧树脂、丙烯腈·丁二烯橡胶、固化剂和发泡剂。

在专利文献1所记载的增强片中，通过高温加热使环氧树脂固化，从而贴合于被粘物(钢板)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-139218号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，专利文献1的增强片在加热固化时树脂层发生收缩，因此使金属面板产生应变。

特别是近年来，为了轻量化，作为金属面板，有时使用铝板来代替钢板，或者有时使用薄型的钢板，这样的金属面板特别容易产生应变。

另外，运输设备等的金属面板在贴合增强片后实施电沉积涂装。即，实施将贴合有增强片的金属面板浸渍于电沉积液中，取出并进行干燥的工序。这时，在增强片与金属面板的阶梯部，具体而言，在增强片的上端面容易产生积液。如果积液直接固化，则膜厚变得不均匀。

本发明的目的在于提供抑制金属面板的应变且适于电沉积涂装的增强片及增强。

用于解决课题的手段

本发明[1]包括一种增强片，其为贴合于金属面板的增强片，上述增强片具备树脂层和配置于上述树脂层的厚度方向一侧的约束层，上述增强片沿第1方向和与上述第1方向正交的第2方向延伸，上述第1方向一侧的外周缘呈朝向一侧突出的一个弯曲形状。

本发明[2]包括[1]所述的增强片，其中，上述增强片为大致椭圆形状或大致圆形状。

本发明[3]包括[2]所述的增强片，其中，上述增强片为大致椭圆形状。

本发明[4]包括[1]～[3]中任一项所述的增强片，其中，上述增强片具有在厚度方向上贯通的贯通孔。

本发明[5]包括[4]所述的增强片，其中，上述增强片具有在厚度方向上投影时与中心重叠的一个贯通孔。

本发明[6]包括[4]所述的增强片，其中，上述增强片设置有多个上述贯通孔。

本发明[7]包括[6]所述的增强片，其中，上述多个贯通孔仅形成于中心区域。

本发明[8]包括一种增强结构体，其具备[1]～[7]中任一项所述的增强片、以及被配置为与上述增强片的上述树脂层接触的金属面板。

发明的效果

本发明的增强片由于第1方向一侧的外周缘呈朝向一侧突出的一个弯曲形状，所以在贴合于金属面板时，能够抑制金属面板的应变。另外，如果以第1方向一侧为上侧贴合于金属面板来实施电沉积涂装，则附着于增强片的第1方向一端面的电沉积液沿着其外周缘的形状朝向第1方向另一侧流下，因此能够抑制在第1方向一端面产生积液。因此，适合于电沉积涂装。

本发明的增强结构体在抑制应变的同时提高了强度。另外，适合于电沉积涂装。

附图说明

图1a-图1b是本发明的第1实施方式的增强片，图1a表示俯视，图1b表示图1a的a-a截面图。

图2表示具备图1的增强片的汽车面板结构体的立体图。

图3a-图3c是图2所示的汽车面板结构体的截面图，图3a表示树脂层固化前的状态，图3b表示树脂层固化后的状态，图3c表示树脂层发泡和固化后的状态。

图4表示图2所示的汽车面板的电沉积涂装的工序图及其局部放大图。

图5表示第1实施方式的增强片的变形例(多个贯通孔仅形成于中心区域的形态)。

图6表示第1实施方式的增强片的变形例(多个贯通孔形成于中心区域和周边区域的形态)。

图7表示第1实施方式的增强片的变形例(外形为圆形的形态)。

图8表示第1实施方式的增强片的变形例(外形为半圆弧形的形态)。

图9a-图9b是本发明的第2实施方式的增强片，图9a表示俯视，图9b表示图9a的a-a截面图。

图10表示第2实施方式的增强片的变形例(外形为圆形的形态)。

图11表示第2实施方式的增强片的变形例(外形为半圆弧形的形态)。

图12a-图12b是实施例中使用的增强片的俯视图，图12a表示实施例1中使用的增强片，图12b表示实施例2中使用的增强片。

图13a-图13b是比较例中使用的增强片的俯视图，图13a表示比较例1中使用的增强片，图13b表示比较例2中使用的增强片。

图14a-图14b是实施应变试验时的示意图，图14a表示立体图，图14b表示仰视图。

图15表示对使用了作为参考的增强片的汽车面板结构体进行电沉积涂装时的图。

具体实施方式

在图1a中，纸面上下方向为第1方向，纸面上侧为第1方向一侧，纸面下侧为第1方向另一侧。纸面左右方向为第2方向(与第1方向正交的方向)，纸面左侧为第2方向一侧，纸面右侧为第2方向另一侧。纸厚方向为第3方向(与第1方向和第2方向正交的方向)，纸面近前侧为第3方向一侧(厚度方向一侧)，纸面里侧为第3方向另一侧(厚度方向另一侧)。图5～图13b也是依照图1a的方向。

<第1实施方式>

1.增强片

如图1a所示，本发明的第1实施方式的一个实施方式的增强片1具有沿着面方向(第1方向和第2方向)延伸的片形状。

在从厚度方向观察时(俯视时)，增强片1的外形是在第2方向上较长的大致椭圆形状。

即，对于外形，第1方向一侧的外周缘(具体而言，第1方向一侧的一半的外周缘)呈朝向第1方向一侧突出的一个弯曲形状(凸形状)。

另外，第1方向另一侧的外周缘(具体而言，第1方向另一侧的一半的外周缘)呈朝向第1方向另一侧突出的一个弯曲形状。

另外，第2方向一侧的外周缘(具体而言，第2方向一侧的一半的外周缘)呈朝向第2方向一侧突出的一个弯曲形状。另外，第2方向另一侧的外周缘(具体而言，第2方向另一侧的一半的外周缘)呈朝向第2方向另一侧突出的一个弯曲形状。

增强片1在第1方向上对称(在图1a的纸面上为上下对称)，并且在第2方向上对称(在图1a的纸面上为左右对称)。

增强片1在中心区域9具有1个大贯通孔2(贯通孔的一个例子)。如图1b所示，大贯通孔2在厚度方向(第3方向)上贯通增强片1。大贯通孔2被包含在中心区域9内。

大贯通孔2为在第2方向上较长的大致椭圆形状。具体而言，大贯通孔2的形状与增强片1的外形相似。在沿厚度方向投影时，大贯通孔2与增强片1的中心c重叠，大贯通孔2的中心与增强片1的中心c一致。即，增强片1为椭圆环状。

中心区域9是指以增强片1的中心c作为中心区域的中心、相对于增强片1的外形整体的面积具有50％(优选为30％)的面积的相似形状(椭圆形状)的范围内(参照图1a的假想线)的区域。需要说明的是，增强片1的中心c设为假设增强片1为均匀的原材料时的增强片1的重心。

增强片1的俯视外形面积(由增强片1的外形包围的面积，包括大贯通孔2)例如为25cm²以上，优选为200cm²以上，更优选为400cm²以上，另外，例如为6000cm²以下，优选为4500cm²以下，更优选为3200cm²以下。

增强片1的第1方向长度(短轴长度)l1例如为5cm以上，优选为10cm以上，更优选为15cm以上，另外，例如为60cm以下，优选为50cm以下，更优选为40cm以下。

增强片1的第2方向长度(长轴长度)l2例如为5cm以上，优选为20cm以上，更优选为30cm以上，另外，例如为100cm以下，优选为90cm以下，更优选为80cm以下。

大贯通孔2的俯视面积相对于增强片1的俯视外形面积的比例例如为5％以上，优选为10％以上，更优选为20％以上，另外，例如为80％以下，优选为70％以下，更优选为40％以下。

如图1b所示，增强片1具备树脂层3和配置于树脂层3的厚度方向一侧的约束层4。即，增强片1在厚度方向上具备树脂层3和约束层4。

树脂层3是用于将增强片1粘接于被粘物的粘接层。树脂层3形成增强片1的外形，形成为在第1方向和第2方向上延伸的片状。

树脂层3具有热固化性。即，树脂层3为热固化性树脂层。由此，通过加热，可以将增强片1可靠地贴附于金属面板(被粘物)从而牢固地固定。

树脂层3优选为弹性体层。即，树脂层3优选为热固化性弹性树脂层。由此，能够进一步抑制金属面板的应变。

这样的树脂层3由含有热固化性树脂的热固化性树脂组合物形成、优选由含有热固化性树脂和橡胶的热固化性树脂组合物形成。

作为热固化性树脂，例如可举出环氧树脂。作为环氧树脂，例如可举出双酚型环氧树脂(例如双酚a型环氧树脂等)、酚醛型环氧树脂(例如苯酚酚醛型环氧树脂等)、萘型环氧树脂等芳香族系环氧树脂、例如三环氧丙基异氰脲酸酯树脂等含氮环环氧树脂、例如脂肪族系环氧树脂、脂环式环氧树脂(例如二环环型环氧树脂等)、缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂等。可优选举出双酚型环氧树脂。

作为橡胶，例如可举出苯乙烯·丁二烯橡胶(sbr)、丙烯腈·丁二烯橡胶(nbr)、异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶等。可优选举出nbr和聚丁二烯橡胶的并用。

橡胶的配合比例相对于热固化性树脂100质量份例如为10质量份以上，优选为20质量份以上，优选为40质量份以上，另外，例如为500质量份以下，优选为300质量份以下，优选为100质量份以下。

树脂层3优选进一步含有发泡剂。由此，树脂层3能够具有发泡性。即，可以将树脂层3设为发泡性的热固化性弹性树脂层。因此，通过加热使树脂层3发泡，从而使树脂层3的厚度增大，能够进一步提高增强片1的弯曲强度。

发泡剂是通过加热而发泡的加热发泡剂，例如可举出无机系发泡剂、有机系发泡剂。

作为无机系发泡剂，例如可举出碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸氢钠、亚硝酸铵、硼氢化钠、叠氮化物类等。

作为有机系发泡剂，例如可举出n-亚硝基系化合物(n，n’-二亚硝基五亚甲基四胺等)、偶氮系化合物(偶氮二异丁腈等)、氟代烷烃(三氯单氟甲烷等)、肼系化合物(4，4’-氧代双(苯磺酰肼)等)、烯丙基双(磺酰肼)等)、氨基脲系化合物(对甲苯磺酰氨基脲等)、三唑系化合物(5-吗啉基-1，2，3，4-噻三唑等)等。可优选举出4，4’-氧代双(苯磺酰肼)(obsh)。

发泡剂的配合比例相对于热固化性树脂100质量份例如为0.1质量份以上，优选为0.5质量份以上，例如为20质量份以下，优选为5质量份以下。

另外，在热固化性树脂组合物中，除了上述成分以外，还可以以适当的比例添加增粘剂、填充材料、环氧树脂固化剂、硫化剂、硫化促进剂、颜料、触变材料等添加剂。

树脂层3(固化前)的厚度例如为0.1mm以上，优选为0.5mm以上，另外，例如为15mm以下，优选为9mm以下。

约束层4是用于约束树脂层3并对树脂层3赋予韧性而实现强度提高的层。约束层4层叠于树脂层3的上表面。约束层4形成为构成增强片1的外形的片状，详细而言，约束层4在俯视时形成为与树脂层3相同的形状。即，约束层4的外周端缘在厚度方向上与树脂层3的外周端缘共面，另外，约束层4的内周边缘(大贯通孔2的周边缘)分别在厚度方向上树脂层3的内周边缘共面。

作为约束层4，例如可举出纤维布、金属箔等。可优选举出纤维布。

作为纤维布，例如可举出玻璃纤维布、碳纤维布等。纤维布包括用合成树脂对纤维布进行浸渗处理并填充而成的树脂浸渗布、使合成树脂罩层叠在纤维布上而成的罩层叠布。

作为金属箔，例如可举出铝箔、钢箔等。

约束层4的线热膨胀系数例如为0.5×10^-6以上，优选为2×10^-6以上，另外，例如为30×10^-6以下，优选为25×10^-6以下。

约束层4的厚度例如为0.01mm以上，优选为0.05mm以上，另外，例如为3mm以下，优选为1mm以下。

增强片1可通过制作约束层4与树脂层3的层叠体，利用冲孔、汤姆森加工、激光加工等来实施层叠体的外形加工和贯通孔的形成从而得到。层叠体可以通过日本特开2010-56112号公报等记载的方法得到。

2.增强片的使用方法

增强片1用于增强金属面板。具体而言，可用于增强例如构成汽车、铁道车辆、船舶、飞机等运输设备的运输设备面板(部件)、例如构成站台门等安装结构物的安装设备面板(部件)等。

作为这样的运输设备面板，例如在汽车用途中，可举出门板、顶板、挡泥板、发动机罩、保险杠等。

运输设备面板、安装设备面板由金属面板构成。作为金属面板，例如可举出铝板、钢板、铜板、锌板、黄铜板等。从轻量化的观点出发，可优选举出铝板。

金属面板的厚度例如为2mm以下，优选为1.5mm以下，另外，例如为0.1mm以上。

作为使用增强片1增强金属面板的方法的一个实施方式，参照图2～图3c说明对汽车的门板5进行增强的方法。

首先，如图2～图3a所示，在门板5的车体内侧的中央部的侧面配置增强片1。具体而言，使增强片1的树脂层3与门板5接触。

此时，以增强片1的第1方向一侧与门板5的上侧一致的方式进行配置。

由此，得到具备增强片1和门板5的汽车面板结构体(增强结构体的一个例子)6。

接下来，使汽车面板结构体6加热固化。

加热温度例如为140℃以上，优选为160℃以上，另外，例如为220℃以下，优选为200℃以下。

加热时间，例如为5分钟以上，优选为10分钟以上，另外，例如为60分钟以下，优选为30分钟以下。

由此，如图3b所示，树脂层3被固化，成为固化树脂层3a(树脂层的一个例子)，增强片1被固定于门板5。其结果是，门板5通过增强片1得以可靠地增强。

需要说明的是，在树脂层3含有发泡剂的情况下，如图3c所示，树脂层3发泡，成为固化发泡树脂层3b(树脂层的一个例子)。在该情况下，增强片1的厚度增大，因此增强片1的弯曲强度提高。其结果是，门板5通过增强片1得以更强地增强。

固化后的树脂层3(3a、3b)的厚度例如为0.3mm以上，优选为1.5mm以上，另外，例如为15mm以下，优选为9mm以下。

对这样得到的汽车面板结构体6进行电沉积涂装。具体而言，如图4所示，将汽车面板结构体6浸渍于电沉积液，取出并使其干燥。

在电沉积涂装中，在从电沉积液中取出汽车面板结构体6时，附着于汽车面板结构体6的整个面的过剩的电沉积液向下侧流下。流下的电沉积液的一部分到达增强片1与门板5的阶梯处，具体而言，到达增强片1的上端面7，但如图4的放大图的箭头所示，电沉积液沿着增强片1的外周缘的形状(椭圆形状的上部)朝向车体前后方向(前侧或后侧)和下方侧流下。即，能够抑制在增强片1的上端面7(第1方向一端面)产生积液。由此，汽车面板结构体6的整个面被均匀地涂装。

该增强片1的第1方向一侧的外周缘呈朝向一侧突出的一个弯曲形状，因此，在贴合于门板5等金属面板时，能够在抑制金属面板的应变的同时进行增强。

另外，如果以第1方向一侧为上侧贴合于金属面板来实施电沉积涂装，则在汽车面板结构体等金属面板结构体中，附着于增强片1的上端面(第1方向一端面)7的电沉积液朝向第1方向另一侧流下，因此能够抑制在第1方向一端面产生积液。因此，适合于电沉积涂装。

需要说明的是，在图15所示的增强片中，第1方向一侧的外周缘具有朝向一侧突出的多个弯曲形状(波形状)。因此，如果以第1方向一侧为上侧贴合于金属面板来实施电沉积涂装，则附着于增强片1的上端面7的电沉积液在多个弯曲形状之间成为积液15而存积，难以进行均匀的涂装。

另外，使用了增强片1的汽车面板结构体6等运输设备结构体在产生应变的同时强度提高。另外，适合于电沉积涂装。

3.变形例

参照图5～图8对第1实施方式的增强片1的变形例进行说明。需要说明的是，在变形例中，对与上述第1实施形相同的构件标注相同的符号，省略其说明。实施方式和变形例也可以适当组合。

(1)在图1a所示的实施方式中，增强片1具有一个大贯通孔2，但如图5～图6所示，增强片1也可以具有多个小贯通孔8(贯通孔的一个例子)。

在图5所示的实施方式中，多个(7个)小贯通孔8仅形成于中心区域9(假想线内)。

在图6所示的实施方式中，多个(40)小贯通孔8形成于中心区域9及其外周区域。

小贯通孔8的个数没有限定，可以适当决定。另外，小贯通孔8的面积也没有限定，可以适当决定，但优选小贯通孔8的总面积与大贯通孔2的面积大致相同。

图5和图6所示的实施方式也起到与图1a相同的作用效果。从制造适应性(加工性)的观点出发，可优选举出图1a所示的实施方式。另外，从能够抑制向增强片1的端部的变形的观点出发，可举出图6所示的实施方式。

(2)在图1a所示的实施方式中，大贯通孔2为与增强片1相似形状的椭圆形状，虽未图示，但例如大贯通孔2也可以为圆形状、矩形状等。

另外，在图1a所示的实施方式中，大贯通孔2的中心与增强片1的中心c一致(同一圆)，虽未图示，但例如大贯通孔2的中心也可以与增强片1的中心c不一致(也可以偏心)。

该实施方式也起到与图1a所示的实施方式相同的作用效果。从能够均匀地抑制应变的观点出发，优选大贯通孔2为大致椭圆形状且为同一圆。

(3)在图1a所示的实施方式中，增强片1的外形为大致椭圆形状，但例如如图7所示，增强片1的外形也可以为大致圆形状。即，图1a的增强片1的形状为由距平面上的2个定点的距离之和实质上恒定的点的集合制作的曲线，具有长径和短径。另一方面，图7的增强片1的形状是由距平面上的1个定点的距离实质上恒定的点的集合制作的曲线。

大贯通孔2为大致圆形状，其形状与增强片1的外形的相似。即，图7所示的增强片1为圆环形状。

另外，在图7所示的实施方式中，也与图5和图6所示的实施方式同样地，可以具有多个小贯通孔8来代替一个大贯通孔2。

图7所示的实施方式也起到与图1a所示的实施方式相同的作用效果。从能够沿着第2方向抑制应变的观点出发，可优选举出图1a所示的实施方式。

(4)在图1a所示的实施方式中，增强片1的外形为大致椭圆形状，但例如也可以如图8所示，增强片1为仅第1方向一侧弯曲的大致半圆弧状。

即，在外形中，第1方向一侧的外周缘呈朝向第1方向一侧突出的一个弯曲形状(凸形状)。另一方面，第1方向另一侧的外周缘(具体而言，第1方向另一侧的一半的外周缘)呈沿第2方向延伸的直线形状。

图8所示的增强片1在第2方向上对称(在图8的纸面上为左右对称)，并且在第1方向上非对称(在图8的纸面上为上下非对称)。

大贯通孔2为大致半圆弧状，其形状与增强片1的外形相似。

另外，图8所示的实施方式与图5和图6所示的实施方式同样地，也可以具有多个小贯通孔8来代替一个大贯通孔2。

图8所示的实施方式也起到与图1a所示的实施方式相同的作用效果。从还能够抑制第1方向另一侧的应变的观点出发，可优选举出图1a所示的实施方式。

(5)虽未图示，但增强片1可以在树脂层3的厚度方向另一侧具备间隔件。

<第2实施方式>

参照图9a～图11对本发明的第2实施方式的增强片1进行说明。需要说明的是，在第2实施方式中，对与上述第1实施方式相同的构件标注相同的符号，并省略其说明。

如图9a～图9b所示，第2实施方式的增强片1的一个实施方式为大致椭圆形状，不具有贯通孔。即，增强片1的外形(椭圆形状)的内侧范围在整体上具有均匀的厚度。

另外，如图10所示，第2实施方式的增强片的外形可以为大致圆形状，另外，如图11所示，也可以为仅第1方向一侧弯曲的大致半圆弧状。

从能够更可靠地抑制应变的观点出发，可优选举出第1实施方式的增强片1。

实施例

以下，示出实施例和比较例进一步具体地说明本发明。需要说明的是，本发明不受任何实施例和比较例限定。另外，以下的记载中使用的配合比例(含有比例)、物性值、参数等具体的数值可以替换为上述“具体实施方式”中记载的、与它们对应的配合比例(含有比例)、物性值、参数等该记载的上限值(以“以下”、“小于”的形式定义的数值)或下限值(以“以上”、“超过”的形式定义的数值)。

实施例1

在玻璃纤维布(厚度0.2mm)的一个面整面贴附发泡性的粘接带(发泡性的热固化性弹性树脂层，厚度0.6mm)，得到层叠体。将该层叠体的外形切割成椭圆形状，在其中心区域形成椭圆形状的贯通孔(参照图12a)。由此，制造实施例1的增强片。

需要说明的是，发泡性的热固化性弹性树脂层由以下材料形成。

·双酚型环氧树脂80质量份(新日铁住金化学公司制，“yd-134”)·双酚型环氧树脂20质量份(adeka公司制，“ep-4080e”)·聚丁二烯橡胶50质量份(asahikaseichemicals公司制，“tufdene2003”)

·丙烯腈丁二烯橡胶10质量份(日本zeon公司制，“nipol1052j”)

·发泡剂2质量份(永和化成工业公司制，“n#10000s”)

·增粘剂50质量份(东曹公司制，石油树脂，“petrotack90v”)

·填充材料50质量份(maruocalcium公司制，重质碳酸钙)

·固化剂3质量份(nipponcarbideindustries公司制，双氰胺)

·硫化剂12质量份(鹤见化学工业公司制，“金华印微粉硫”)

·硫化促进剂6质量份(大内新兴化学公司制，“noccelerdm”)

实施例2

除了未形成椭圆形状的贯通孔以外，与实施例1同样地操作，制造实施例2的增强片(参照图12b)。

比较例1

如图13a所示那样进行外形加工，除此以外，与实施例1同样地操作，制造比较例1的增强片。

比较例2

如图13b所示那样进行外形加工，除此以外，与实施例1同样地操作，制造比较例2的增强片。

(应变试验)

如图14a-图14b所示，将各实施例和各比较例的增强片在20℃气氛下贴合于铝面板11(厚度0.8mm)的俯视中央的上表面。由此，得到金属面板结构体12。

此时，使用激光位移计，对铝面板11的下表面(与贴附有增强片的一侧相反侧的面，参照图14b)测定初始的位移量。

接下来，通过将金属面板结构体12在180℃下加热20分钟，使发泡性的热固化性弹性树脂层发泡和加热固化后，冷却8小时。

其后，使用激光位移计，对铝面板11的下表面测定加热后的位移量。

计算加热后的位移量与初始的位移量的差值，将最大值作为应变量进行评价。需要说明的是，各位移量分别在从金属面板结构体12的上下方向中心(增强片的中心c)起上下方向宽度为20mm(测量线数11)、50mm(测量线数26)、160mm(测量线数81)的范围内进行了测定。

将此时的结果示于表1。根据表1可知，各实施例与各比较例相比，在各自的区域中应变量低，因此能够更可靠地抑制应变。

【表1】

[表1]

需要说明的是，上述发明是作为本发明的例示的实施方式而提供的，但这只不过是例示，不作限定性解释。对于该技术领域的技术人员而言显而易见的本发明的变形例包含在前述的权利要求书中。

产业上的可利用性

增强片可用于增强例如汽车、铁道车辆、船舶、飞机等运输设备，例如站台门等安装结构物等的金属面板。

附图标记说明

1：增强片

2：大贯通孔

3：树脂层

4：约束层

5：门板

6：汽车面板结构体

8：小贯通孔

9：中心区域