JP6828343B2 - 異材接合体 - Google Patents
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Description
本発明は、異材接合体に関する。
樹脂材を金属材と接合して得られる異材接合体を使用することにより、本来は金属材のみによって形成されていた部品の一部を樹脂材に置き換えることができるため、部品の軽量化を実現したり部品の加工性を改善したりすることができる。従来は、射出成形技術を使用して樹脂材を金属材と接合することによって異材接合体を製造している（例えば、特許文献１乃至４を参照）。
しかしながら、従来の異材接合体は必ずしも樹脂材と金属材とを強固に接合することができているとは言えず、更なる信頼性と耐久性とを要求される用途に従来の異材接合体を使用することは非常に困難であると言わざるを得ない。
従って、本発明の目的は、従来よりも樹脂材を金属材と強固に接合することができる異材接合体を提供することにある。
樹脂材を金属材と接合して得られる異材接合体であって、前記樹脂材は、樹脂と繊維とを含有しており、前記金属材は、表面に凹部を有しており、少なくとも一部の前記繊維は、前記凹部の内側領域と外側領域とを横断するように配置されており、長手方向を前記凹部の深度方向と一致させるように配向されている異材接合体を提供する。
少なくとも一部の前記繊維は、一部を前記凹部の内側領域に入り込ませるように配置されていることが望ましい。
樹脂材を金属材と接合して得られる異材接合体であって、前記樹脂材は、樹脂と繊維とを含有しており、前記金属材は、表面に凹部を有しており、少なくとも一部の前記繊維は、前記凹部の内側領域と外側領域とを横断するように配置されており、前記凹部は、浅部が深部よりも狭窄されている異材接合体を提供する。
本発明によれば、従来よりも樹脂材を金属材と強固に接合することができる異材接合体を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に順って説明する。
先ず、異材接合体を説明する。
図１に示す通り、本発明の実施の形態に係る異材接合体１００は、樹脂材１０１を金属材１０２と接合して得られる。樹脂材１０１は、樹脂１０３と繊維１０４とを含有している。即ち、樹脂材１０１は、樹脂１０３の各種特性を繊維１０４によって強化した繊維強化樹脂によって形成されている。樹脂１０３と繊維１０４の組み合わせは、樹脂材１０１としての要求特性に従って自由に選択することができる。樹脂１０３としては、例えば、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を使用することができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、若しくはアクリル樹脂等の汎用プラスチック、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、若しくは環状ポリオレフィン樹脂等のエンジニアリングプラスチック、又はポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、若しくはポリエーテルイミド樹脂等のスーパーエンジニアリングプラスチックが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミノアミド樹脂又はポリエステル樹脂が挙げられる。繊維１０４としては、例えば、無機繊維又は合成繊維を使用することができる。無機繊維としては、例えば、金属繊維、炭素繊維、又は珪酸塩繊維が挙げられる。合成繊維としては、例えば、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエーテルエステル繊維、アラミド繊維又はポリウレタン繊維が挙げられる。また繊維１０４として、例えば天然繊維（セルロース繊維を含む）を使用することもできる。金属材１０２は、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス、チタン、又は他の合金によって形成されている。樹脂材１０１と金属材１０２の組み合わせも、異材接合体１００としての要求特性に従って自由に選択することができる。
金属材１０２は、表面に凹部１０５を有している。凹部１０５は、例えば、金属材１０２の表面にレーザを照射することによって形成されている。但し、凹部１０５の形成方法は任意であり、例えば機械加工、もしくは化学薬品等の腐食作用を利用したエッチングによっても形成可能である。その一方で、レーザによる形成方法は、高精度の凹部１０５を比較的容易に形成できるため好ましい。
また、凹部１０５は、繊維１０４の繊維径以上の大きさの開口を有しており、繊維１０４の一部を凹部１０５の内側領域に入り込ませることができるようになっている。更に、凹部１０５は、浅部１０６が深部１０７よりも狭窄されている。浅部１０６が深部１０７よりも狭窄されていることによって、凹部１０５の内側領域に入り込ませた繊維１０４の一部が凹部１０５に引っ掛かり易くなり、樹脂材１０１を金属材１０２と強固に接合することができるようになる。また、凹部１０５は、溝形状に形成されていても良いし、孔形状に形成されていても構わない。凹部１０５を溝形状に形成する場合は、応力に対抗するために応力が印加される方向と垂直に溝を形成することが望ましい。なお、凹部１０５は、繊維１０４の端部が少なくとも凹部１０５の深さの１／２の深さまで入り込めるような大きさに形成されることが望ましい。繊維１０４の端部が少なくとも凹部１０５の深さの１／２の深さまで入り込むことによって、繊維１０４の一部を凹部１０５に確実に引っ掛けることができるため、樹脂材１０１を金属材１０２とより強固に接合することができるようになる。
少なくとも一部の繊維１０４は、凹部１０５の内側領域と外側領域とを横断するように配置されている。特に、樹脂材１０１に含まれる複数の繊維１０４のうち、少なくとも一部の繊維１０４は、一部が凹部１０５の内側領域に入り込み、残部が凹部１０５の外側領域に位置するように配置されている。例えば、少なくとも一部の繊維１０４の一端部、両端部、および両端部間の中央部の少なくとも一部の三つの部位のうち、一つまたは二つの部位を凹部１０５の内側領域に入り込ませ、残りの部位を凹部１０５の外側領域に位置させるように、少なくとも一部の繊維１０４を配置することができる。図１は一端部のみを凹部１０５の内側領域に入り込ませた例を示す。しかしながら図示しないが、それら三つの部位のうちの一つまたは二つの部位を、単独でもしくは複合的に組み合わせて、凹部１０５の内側領域に入り込ませることが可能である。少なくとも一部の繊維１０４が長手方向を凹部１０５の深度方向と一致させるように配向されているのも望ましい。少なくとも一部の繊維１０４が凹部１０５の内側領域と外側領域とを横断するように配置されていることによって、樹脂材１０１と金属材１０２との接合界面と平行に応力が印加された時に少なくとも一部の繊維１０４が樹脂材１０１と金属材１０２との剥離を阻害する効果（アンカー効果）を発揮するため、樹脂材１０１を金属材１０２と強固に接合することができるようになる。
次に、異材接合体の製造方法を説明する。
図２に示す通り、本発明の実施の形態に係る異材接合体の製造方法Ｍ１００は、凹部形成工程Ｓ１０１と、抄造素形体形成工程Ｓ１０２と、異材接合体製造工程Ｓ１０３と、を含んでいる。凹部形成工程Ｓ１０１においては、好ましくは金属材１０２の表面にレーザを照射することによって、金属材１０２の表面に凹部１０５を形成する。抄造素形体形成工程Ｓ１０２においては、第一に、繊維１０４を溶媒と分散混合して得られる分散混合液を金属材１０２の表面に供給する。第二に、分散混合液を脱水することによって金属材１０２の表面に繊維のみを残す。第三に、繊維１０４を圧縮することによって少なくとも一部の繊維１０４を凹部１０５の内側領域と外側領域とを横断するように配置して抄造素形体を形成する。異材接合体製造工程Ｓ１０３においては、第一に、抄造素形体に樹脂１０３を含浸する。第二に、樹脂１０３を硬化することによって金属材１０２の表面に樹脂材１０１を形成すると共に樹脂材１０１を金属材１０２と接合して異材接合体１００を得る。即ち、異材接合体の製造方法Ｍ１００においては、従来のように予め樹脂１０３と繊維１０４とを混合した繊維強化樹脂を金属材１０２の表面に供給して硬化するのではなく、繊維１０４と樹脂１０３とを別々に金属材１０２の表面に供給して樹脂材１０１を形成する。従って、少なくとも一部の繊維１０４を確実に凹部１０５の内側領域と外側領域とを横断するように配置することができるため、樹脂材１０１を金属材１０２と強固に接合することができるようになる。
なお代替的に、熱可塑性の繊維強化樹脂を用いた異材接合体の製造方法も可能である。この場合、抄造素形体形成工程Ｓ１０２および異材接合体製造工程Ｓ１０３を行う代わりに、熱可塑性の繊維強化樹脂をホットプレスにより加熱溶融させて金属材１０２の表面に押し付けると共に凹部１０５内に圧入充填し、このときに、繊維強化樹脂に含まれる少なくとも一部の繊維１０４を凹部１０５の内側領域と外側領域とを横断するように配置する。その後、繊維強化樹脂に含まれる樹脂１０３を硬化することによって金属材１０２の表面に樹脂材１０１を形成すると共に樹脂材１０１を金属材１０２と接合して異材接合体１００を得る。
以上の通り、従来よりも樹脂材を金属材と強固に接合することができる異材接合体を提供することができる。
１００ 異材接合体
１０１ 樹脂材
１０２ 金属材
１０３ 樹脂
１０４ 繊維
１０５ 凹部
１０６ 浅部
１０７ 深部
Ｍ１００ 異材接合体の製造方法
Ｓ１０１ 凹部形成工程
Ｓ１０２ 抄造素形体形成工程
Ｓ１０３ 材接合体製造工程
１０１ 樹脂材
１０２ 金属材
１０３ 樹脂
１０４ 繊維
１０５ 凹部
１０６ 浅部
１０７ 深部
Ｍ１００ 異材接合体の製造方法
Ｓ１０１ 凹部形成工程
Ｓ１０２ 抄造素形体形成工程
Ｓ１０３ 材接合体製造工程
Claims (3)
- 樹脂材を金属材と接合して得られる異材接合体であって、
前記樹脂材は、樹脂と繊維とを含有しており、
前記金属材は、表面に凹部を有しており、
少なくとも一部の前記繊維は、前記凹部の内側領域と外側領域とを横断するように配置されており、長手方向を前記凹部の深度方向と一致させるように配向されている
ことを特徴とする異材接合体。 - 少なくとも一部の前記繊維は、一部を前記凹部の内側領域に入り込ませるように配置されている
請求項１に記載の異材接合体。 - 樹脂材を金属材と接合して得られる異材接合体であって、
前記樹脂材は、樹脂と繊維とを含有しており、
前記金属材は、表面に凹部を有しており、
少なくとも一部の前記繊維は、前記凹部の内側領域と外側領域とを横断するように配置されており、
前記凹部は、浅部が深部よりも狭窄されている
ことを特徴とする異材接合体。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2016186768A JP6828343B2 (ja) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | 異材接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016186768A JP6828343B2 (ja) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | 異材接合体 |
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Family Applications (1)
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- 2016-09-26 JP JP2016186768A patent/JP6828343B2/ja active Active
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