JP2007007894A - 接合方法及び接合体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、接着剤を使用せず、形状などによる接合対象物の範囲の制約が少ない、且つ、従来の接合技術に比べて著しく高い接合強度が得られる接合方法及び接合体を提供する。
【解決手段】 高周波誘導加熱手段により金属製部材を過熱し、樹脂製部材における前記金属製部材との接触部位を溶融固化させることにより、前記樹脂製部材と前記金属製部材とを接合する接合方法及び同方法により作成された接合体において、前記樹脂製部材は前記金属製部材に対して少なくとも一箇所以上の前記接触部位を備えており、前記金属製部材は前記樹脂製部材との接触部位に１０μm以下の複数の凹凸部を備えていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂製部材と金属製部材を、高周波誘導加熱手段により接合する接合方法及び高周波誘導加熱手段により接合した接合体に関する。
自動車、家電製品等の様々な製品の軽量化の要請に伴い、金属製各種部品の樹脂材料化が盛んに行われている。しかし、どうしても樹脂性材料に置き換えられない部分と樹脂製材料に置き換えられた部分とが混在し、このため、金属製部材と樹脂性部材との接合技術が重要な位置付けとなっている。
従来からの金属製部材と樹脂性部材との接合技術には、接着剤を用いて接合する方法や凹凸を設けた金属部材に樹脂を射出成形して凹凸部に浸透した樹脂を冷却固化させて接合する方法等がある。
しかし、接着剤を使用する方法は、接着剤中の溶剤が樹脂製部材の表面を侵食してしまうこと、或いは、接着剤を介在するために熱伝導性が劣るといった問題があった。
また、樹脂を射出成形して冷却固化する方法は、適用製品に制約が多く、熱交換器のような複雑な形状のものには適用できないという問題があった。
一方、特許文献１には、予め加熱膨張させた熱可塑性樹脂パイプの中に外周に溝を備えた金属パイプを挿入し、高周波誘導加熱により金属パイプを過熱することにより熱可塑性樹脂パイプを溶融し、溶融した熱可塑性樹脂を金属パイプの外周の溝に流れ込ませて冷却固化させる接合方法が開示されている。
しかし、この方法では、予め熱可塑性樹脂パイプを加熱膨張させる等の前処理が必要であること、溝を形成することにより結果としてその部分に応力が集中すること、その部分の金属パイプの強度が落ちるので全体として金属パイプを厚く設計することになること等の問題があった。
特開平５−１８５５２１号公報
本発明は、上記従来技術が有する問題点を解決しようとするものであり、接着剤を使用せず、形状などによる接合対象物の範囲の制約が少ない、且つ、従来の接合技術に比べて著しく高い接合強度が得られる接合方法及び接合体を提供しようとするものである。
請求項１の接合方法は、高周波誘導加熱手段により金属製部材を過熱し、樹脂製部材における前記金属製部材との接触部位を溶融固化させることにより、前記樹脂製部材と前記金属製部材とを接合する接合方法において、前記樹脂製部材は前記金属製部材に対して少なくとも一箇所以上の前記接触部位を備えており、前記金属製部材は前記樹脂製部材との接触部位に１０μm以下の複数の凹凸部を備えていることを特徴とするとするものである。
請求項２の接合体は、高周波誘導加熱手段により金属製部材を過熱し、樹脂製部材における前記金属製部材との接触部位を溶融固化させることにより作成された前記樹脂製部材と前記金属製部材との接合体において、前記樹脂製部材は前記金属製部材に対して少なくとも一箇所以上の前記接触部位を備えており、前記金属製部材は前記樹脂製部材との接触部位に１０μm以下の複数の凹凸部を備えていることを特徴とするものである。
本発明は、以上のように構成されているので、金属製部材の表面に形成された１０μm以下の複数の凹凸部の中に溶融して流れ込んだ樹脂が固化して両部材が一体に接合されるものであり、金属部材に単に溝を設けたものなどに比較して両部材相互間の接着面積が著しく大きくなるため、従来技術のように、金属製部材に対向している樹脂製部材の全ての面が接触部位になっていなくとも、従来技術に比べて著しく高い接合強度が得られるという効果を奏するものである。また、金属製部材と樹脂製部材が接触する部位のみの樹脂の溶融固化で十分な接合強度が得られるため、複雑な形状を有する部材にもその適用範囲を広げることができるという利点を併せて備えるものである。
図１及び図２に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第一の実施形態を示すイメージ図であり、図２は、本発明の第二の実施形態を示すイメージ図である。
図１（a）、（b）に基づいて、本発明の第一の実施形態について説明する。図１（a）は高周波誘導加熱処理が行われる前の波型状樹脂製部材１と金属製部材２とを組み立てた状態を示しており、予め成形されている波型状樹脂製部材１が、その上下各二つの金属製部材との接触部位１’を介して上下二つの金属製部材２の凹凸部２’の間に挟まれている。この接触部位１’と金属製部材２の凹凸部２’とで波型状樹脂製部材１と金属製部材２との接合部を形成しており、凹凸部２’はサンドブラスト、エッチング、陽極酸化処理などの公知の方法により、径が１０μm以下になるように、波型状樹脂製部材１と組み立てられる前に予め形成されている。
図１（b）は、図１（a）の波型状樹脂製部材１と金属製部材２とを組み立てた状態に高周波誘導加熱処理を行ったところを示している。４は、高周波誘導加熱装置（図示されていない）の高周波誘導コイルであり、５は高周波が発生している状態のイメージを表している。高周波誘導加熱が行われると、金属製部材２が波型状樹脂製部材１の樹脂の融点以上に加熱され、金属製部材２の凹凸部２’の発熱により波型状樹脂製部材１の金属製部材との接触部位１’が溶融し、金属製部材２の凹凸部２’に浸透していく（樹脂溶融浸透部６）。接合対象部材のサイズ、重量その他の特性に応じて予め計算される所定の高周波誘導加熱処理時間の経過後、上下四箇所の樹脂溶融浸透部６は冷却されて金属製部材２の凹凸部２’中に浸透した樹脂が固化し金属製部材２の凹凸部２’と一体になったアンカー効果により、波型状樹脂製部材１と金属製部材２とが上下四箇所の接触部位１’のみの接合によって高い接合強度と気密性とを備えて接合されることとなる。
次に、図２（a）、（b）に基づいて、本発明の第二の実施形態について説明する。図２（a）は高周波誘導加熱処理が行われる前の略矩形断面の樹脂製部材３と金属製部材２とを組み立てた状態を示しており、予め成形されている略矩形断面の樹脂製部材３がその下部の二つの金属製部材との接触部位３’を及び金属製部材２の凹凸部２’ を介して金属製部材２の上に載置されている。この接触部位３’と金属製部材２の凹凸部２’とで樹脂製部材３と金属製部材２との接合部を形成している。以下、図２（a）から図２（b）への高周波誘導加熱処理への流れは前述の第一の実施形態と同様であるので省略する。
以上説明したとおり、本発明は、高周波誘導加熱手段により金属製部材を過熱し、樹脂製部材における前記金属製部材との接触部位を溶融固化させることにより、前記樹脂製部材と前記金属製部材とを接合する接合方法において、前記樹脂製部材は前記金属製部材に対して少なくとも一箇所以上の前記接触部位を備えており、前記金属製部材は前記樹脂製部材との接触部位に１０μm以下の複数の凹凸部を備えていることを特徴とする接合方法及び同接合方法により作成された接合体である。
本発明によれば、以上のように構成されているので、金属製部材の表面に形成された１０μm以下の複数の凹凸部の中に溶融して流れ込んだ樹脂が固化して両部材が一体に接合されるものであり、金属部材に単に溝を設けたものなどに比較して両部材相互間の接着面積が著しく大きくなるため、従来技術のように、金属製部材に対向している樹脂製部材の全ての面が接触部位になっていなくとも、従来技術に比べて著しく高い接着強度が得られるという効果を奏するものである。また、金属製部材と樹脂製部材が接触する部位のみの樹脂の溶融固化で十分な接合強度が得られるため、上述の実施形態のような複雑な形状を有する部材にも十分にその適用範囲を広げることができるという利点を併せて備えるものである。
図１は、本発明の第一の実施形態を示すイメージ図である。 図２は、本発明の第二の実施形態を示すイメージ図である。
符号の説明
１ 波型状樹脂製部材
１’ 金属製部材との接触部位
２ 金属製部材
２’ 凹凸部
３ 略矩形断面の樹脂製部材
３’ 金属製部材との接触部位
４ 高周波誘導コイル
５ 高周波
６ 樹脂溶融浸透部

Claims (2)

  1. 高周波誘導加熱手段により金属製部材を加熱し、樹脂製部材における前記金属製部材との接触部位を溶融固化させることにより、前記樹脂製部材と前記金属製部材とを接合する接合方法において、前記樹脂製部材は前記金属製部材に対して少なくとも一箇所以上の前記接触部位を備えており、前記金属製部材は前記樹脂製部材との接触部位に１０μm以下の複数の凹凸部を備えていることを特徴とする接合方法。
  2. 高周波誘導加熱手段により金属製部材を加熱し、樹脂製部材における前記金属製部材との接触部位を溶融固化させることにより作成された前記樹脂製部材と前記金属製部材との接合体において、前記樹脂製部材は前記金属製部材に対して少なくとも一箇所以上の前記接触部位を備えており、前記金属製部材は前記樹脂製部材との接触部位に１０μm以下の複数の凹凸部を備えていることを特徴とする接合体。
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