JP2016141092A - Production method of joint structure, and joint structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接合構造体の製造方法および接合構造体に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a bonded structure and a bonded structure.
従来、異種材料同士を接合する接合方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a joining method for joining different kinds of materials is known (for example, see Patent Document 1).
特許文献1には、レーザに対して透過性を有する第1部材と、第1部材とは異なる材料からなる第2部材との間に、エラストマからなる接着用シートを挟み込み、第1部材側からレーザを照射することにより、接着用シートを溶融させて第1部材と第2部材とを接合する接合方法が記載されている。この接合方法では、第1部材および第2部材の間にエラストマからなる接着用シートを介在させることにより、第1部材および第2部材間に生じる応力を緩和させることができるので、線膨張係数の異なる異種材料同士や親和性の低い材料同士を接合させることが可能である。なお、第1部材が樹脂からなり、第2部材が金属または無機フィラー含有樹脂組成物からなることが好ましいとされている。
In
しかしながら、特許文献1に記載された接合方法では、第1部材および第2部材がエラストマからなる接着用シートを介して接合されているので、耐熱性、耐油性および耐薬品性が十分ではないという問題点がある。
However, in the joining method described in
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、中間部材を介して異なる部材が接合される場合に、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることが可能な接合構造体の製造方法および接合構造体を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The object of the present invention is to improve heat resistance, oil resistance, and chemical resistance when different members are joined via an intermediate member. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a bonded structure and a bonded structure that can be achieved.
本発明による接合構造体の製造方法は、第1樹脂部材および第2樹脂部材が樹脂製の中間部材を介して接合された接合構造体の製造方法であり、中間部材を溶融させて第1樹脂部材に溶着することにより、中間部材と第1樹脂部材とを接合する工程、または、第1樹脂部材の表面に凹状部を形成し、中間部材を溶融させて凹状部に充填することにより、中間部材と第1樹脂部材とをアンカー効果により接合する工程と、中間部材を溶融させて第2樹脂部材に溶着することにより、中間部材と第2樹脂部材とを接合する工程とを備える。 The method for manufacturing a bonded structure according to the present invention is a method for manufacturing a bonded structure in which a first resin member and a second resin member are bonded via a resin intermediate member, and the first resin is melted by melting the intermediate member. The step of joining the intermediate member and the first resin member by welding to the member, or forming the concave portion on the surface of the first resin member, melting the intermediate member and filling the concave portion, A step of joining the member and the first resin member by an anchor effect, and a step of joining the intermediate member and the second resin member by melting the intermediate member and welding it to the second resin member.
上記接合構造体の製造方法において、中間部材は、熱可塑性樹脂であり、20℃における貯蔵弾性率が500MPaを超えていてもよい。 In the manufacturing method of the joined structure, the intermediate member may be a thermoplastic resin, and the storage elastic modulus at 20 ° C. may exceed 500 MPa.
上記接合構造体の製造方法において、第2樹脂部材がレーザに対して透過性を有し、中間部材がレーザに対して吸収性を有し、第2樹脂部材側から中間部材に向けてレーザが照射されることにより、中間部材が溶融されて第2樹脂部材に溶着されるようにしてもよい。 In the manufacturing method of the bonded structure, the second resin member is transmissive to the laser, the intermediate member is absorbable to the laser, and the laser is directed from the second resin member side toward the intermediate member. By irradiating, the intermediate member may be melted and welded to the second resin member.
本発明による接合構造体の製造方法は、金属部材および樹脂部材が樹脂製の中間部材を介して接合された接合構造体の製造方法であり、金属部材の表面に凹状部を形成し、中間部材を溶融させて凹状部に充填することにより、中間部材と金属部材とをアンカー効果により接合する工程と、中間部材を溶融させて樹脂部材に溶着することにより、中間部材と樹脂部材とを接合する工程とを備える。 The method for manufacturing a bonded structure according to the present invention is a method for manufacturing a bonded structure in which a metal member and a resin member are bonded via a resin-made intermediate member, and a concave portion is formed on the surface of the metal member. The intermediate member and the metal member are joined together by a step of joining the intermediate member and the metal member by the anchor effect by melting and filling the concave portion, and the intermediate member is melted and welded to the resin member. A process.
本発明による接合構造体は、上記したいずれか1つの接合構造体の製造方法によって製造されている。 The joint structure according to the present invention is manufactured by any one of the manufacturing methods of the joint structure described above.
本発明の接合構造体の製造方法および接合構造体によれば、中間部材を介して異なる部材が接合される場合に、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることができる。 According to the method for manufacturing a joint structure and the joint structure of the present invention, when different members are joined via an intermediate member, it is possible to improve heat resistance, oil resistance, and chemical resistance.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、図1を参照して、本発明の第1実施形態による接合構造体100について説明する。
(First embodiment)
First, with reference to FIG. 1, the
接合構造体100は、図1に示すように、樹脂部材1および2と、樹脂部材1および2の間に配置される中間部材3とを備えている。なお、図1では、見やすさを考慮して樹脂部材1および2のハッチングを省略した。また、樹脂部材1および2は、それぞれ、本発明の「第1樹脂部材」および「第2樹脂部材」の一例である。
As shown in FIG. 1, the
樹脂部材1および2は、異なる材料により形成されており、たとえば親和性が低いもの同士である。このため、樹脂部材1および2は、中間部材3を介して接合されている。樹脂部材1および2の材料は、熱可塑性樹脂である。樹脂部材2は、たとえば後述する接合用のレーザL1(図3参照)に対して透過性を有する。
Resin
樹脂部材1および2の材料としての熱可塑性樹脂の一例としては、PVC(ポリ塩化ビニル)、PS(ポリスチレン)、AS(アクリロニトリル・スチレン)、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、m−PPE(変性ポリフェニレンエーテル)、PA6(ポリアミド6)、PA66(ポリアミド66)、POM(ポリアセタール)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PSF(ポリサルホン)、PAR(ポリアリレート)、PEI(ポリエーテルイミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PES(ポリエーテルサルホン)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PAI(ポリアミドイミド)、LCP(液晶ポリマー)、PVDC(ポリ塩化ビニリデン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、および、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)が挙げられる。また、TPE(熱可塑性エラストマ)であってもよく、TPEの一例としては、TPO(オレフィン系)、TPS(スチレン系)、TPEE(エステル系)、TPU(ウレタン系)、TPA(ナイロン系)、および、TPVC(塩化ビニル系)が挙げられる。
Examples of the thermoplastic resin as the material of the
なお、樹脂部材1および2には、充填剤が添加されていてもよい。充填剤の一例としては、無機系充填剤(ガラス繊維、無機塩類など)、金属系充填剤、有機系充填剤、および、炭素繊維などが挙げられる。
Note that a filler may be added to the
中間部材3は、熱可塑性樹脂であり、20℃における貯蔵弾性率が500MPaを超えている。この中間部材3は、親和性の低い樹脂部材1および2を接合させるために設けられており、樹脂部材1および2の間に介在されている。なお、中間部材3は、樹脂部材1と樹脂部材2との間に全面にわたって設けられていてもよいし、部分的に設けられていてもよい。また、貯蔵弾性率は、温度を20℃に設定するとともに、周波数を10Hzに設定して動的粘弾性測定装置(DMA)を用いて測定した値である。
The
中間部材3は、樹脂部材1の表面11に溶着されている。すなわち、中間部材3は、樹脂部材1に溶着可能な程度に、樹脂部材1と親和性が高いものである。また、中間部材3は、樹脂部材2の表面21に溶着されている。すなわち、中間部材3は、樹脂部材2に溶着可能な程度に、樹脂部材2と親和性が高いものである。また、中間部材3は、たとえば後述する接合用のレーザL1に対して吸収性を有する。また、中間部材3は、線膨張係数が樹脂部材1および2の間であることが好ましい。
The
中間部材3の材料としての熱可塑性樹脂の一例としては、PVC(ポリ塩化ビニル)、PS(ポリスチレン)、AS(アクリロニトリル・スチレン)、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、m−PPE(変性ポリフェニレンエーテル)、PA6(ポリアミド6)、PA66(ポリアミド66)、POM(ポリアセタール)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PSF(ポリサルホン)、PAR(ポリアリレート)、PEI(ポリエーテルイミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PES(ポリエーテルサルホン)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PAI(ポリアミドイミド)、LCP(液晶ポリマー)、PVDC(ポリ塩化ビニリデン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、および、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)が挙げられる。
As an example of the thermoplastic resin as the material of the
なお、中間部材3には、充填剤が添加されていてもよい。充填剤の一例としては、無機系充填剤(ガラス繊維、無機塩類など)、金属系充填剤、有機系充填剤、および、炭素繊維などが挙げられる。
Note that a filler may be added to the
−接合構造体の製造方法−
次に、図1〜図3を参照して、第1実施形態による接合構造体100の製造方法について説明する。
-Manufacturing method of bonded structure-
Next, with reference to FIGS. 1-3, the manufacturing method of the
まず、図2に示すように、樹脂部材1の表面11に中間部材3が形成される。具体例としては、3Dプリンタを用いた熱溶解積層法により、溶融された中間部材3が樹脂部材1の表面11に積層され、その溶融された中間部材3が固化されることにより、中間部材3が樹脂部材1の表面11に溶着する。
First, as shown in FIG. 2, the
次に、図3に示すように、中間部材3と樹脂部材2とが隣接配置される。このため、樹脂部材2が中間部材3に対して樹脂部材1とは反対側に配置される。そして、樹脂部材2側から中間部材3に向けて接合用のレーザL1が照射される。なお、樹脂部材2はレーザL1に対して透過性を有するとともに、中間部材3はレーザL1に対して吸収性を有する。
Next, as shown in FIG. 3, the
これにより、レーザL1が中間部材3で吸収され、中間部材3が加熱される。このため、中間部材3が溶融され、その後固化されることにより、中間部材3が樹脂部材2の表面21に溶着する。なお、レーザL1は、たとえば半導体レーザである。
Thereby, the laser L1 is absorbed by the
このようにして、図1に示す接合構造体100が製造される。すなわち、接合構造体100では、樹脂部材1と中間部材3とが溶着によって接合され、樹脂部材2と中間部材3とが溶着によって接合されている。
In this way, the bonded
−効果−
第1実施形態では、上記のように、中間部材3を溶融させて樹脂部材1に溶着することにより、中間部材3と樹脂部材1とを接合する工程と、中間部材3を溶融させて樹脂部材2に溶着することにより、中間部材3と樹脂部材2とを接合する工程とが設けられている。このように構成することによって、親和性が低いことにより溶着しにくい樹脂部材1および2を、中間部材3を介して接合することができる。これにより、異種材料同士の接合における材料の組合せ自由度を向上させることができる。また、20℃における貯蔵弾性率が500MPaを超える中間部材3を用いることによって、中間部材として軟らかいエラストマなどを用いる場合に比べて、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることができる。
-Effect-
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、中間部材3の線膨張係数が樹脂部材1および2の間であることによって、樹脂部材1および2の線膨張係数差に起因する応力を中間部材3により緩和することができる。
Moreover, in 1st Embodiment, the stress resulting from the linear expansion coefficient difference of the
(第2実施形態)
次に、図4を参照して、本発明の第2実施形態による接合構造体100aについて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a bonded
接合構造体100aは、図4に示すように、樹脂部材1aおよび2と、樹脂部材1aおよび2の間に配置される中間部材3とを備えている。なお、図4では、見やすさを考慮して樹脂部材1aおよび2のハッチングを省略した。また、樹脂部材1aおよび2は、それぞれ、本発明の「第1樹脂部材」および「第2樹脂部材」の一例である。
As shown in FIG. 4, the bonded
樹脂部材1aおよび2は、異なる材料により形成されており、たとえば親和性が低いもの同士である。このため、樹脂部材1aおよび2は、中間部材3を介して接合されている。樹脂部材1aの材料は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である。また、樹脂部材1aは、中間部材3と溶着可能な程度に中間部材3と親和性が高くてもよいし、中間部材3と溶着しにくく親和性が低いものであってもよい。
The
樹脂部材1aの材料としての熱可塑性樹脂の一例は、上記した樹脂部材1と同様である。また、樹脂部材1aの材料としての熱硬化性樹脂の一例としては、EP(エポキシ)、PUR(ポリウレタン)、UF(ユリアホルムアルデヒド)、MF(メラミンホルムアルデヒド)、PF(フェノールホルムアルデヒド)、UP(不飽和ポリエステル)、および、SI(シリコーン)が挙げられる。また、FRP(繊維強化プラスチック)であってもよい。
An example of the thermoplastic resin as the material of the
ここで、樹脂部材1aの表面11aには、穿孔部12aが形成され、その穿孔部12aには、中間部材3が充填されて固化されている。このため、樹脂部材1aおよび中間部材3は、アンカー効果によって機械的に接合されている。なお、穿孔部12aは1つ以上設けられていればよい。また、穿孔部12aは、本発明の「凹状部」の一例である。
Here, a
穿孔部12aは、平面的に見てほぼ円形の非貫通孔であり、樹脂部材1aの表面11aに所定の間隔を隔てて複数配置されている。穿孔部12aの内周面には、内側に突出する突出部13aが形成されている。突出部13aは、周方向における全長にわたって形成されており、環状に形成されている。また、穿孔部12aの深さは、接合強度を確保するために0.03mm以上が好ましい。穿孔部12aの直径は、アンカー効果を得られる範囲内において任意に設定可能である。
The
この穿孔部12aは、たとえば加工用のレーザL2(図5参照)によって形成されている。なお、レーザL2の種類としては、パルス発振が可能なものが好ましく、ファイバレーザ、YAGレーザ、YVO4レーザ、半導体レーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、紫外線レーザ、ピコ秒レーザ、フェムト秒レーザを挙げることができる。
The
このような穿孔部12aは、1パルスが複数のサブパルスで構成されるレーザL2によって形成される。このレーザL2では、エネルギを深さ方向に集中させやすいので、穿孔部12aを形成するのに好適である。このようなレーザL2の照射装置の一例としては、オムロン製のファイバレーザマーカMX−Z2000またはMX−Z2050を挙げることができる。
Such a
上記ファイバレーザマーカによる加工条件としては、サブパルスの1周期が15ns以下であることが好ましい。これは、サブパルスの1周期が15nsを超えると、熱伝導によりエネルギが拡散しやすくなり、穿孔部12aを形成しにくくなるためである。なお、サブパルスの1周期は、サブパルスの1回分の照射時間と、そのサブパルスの照射が終了されてから次回のサブパルスの照射が開始されるまでの間隔との合計時間である。
As processing conditions by the fiber laser marker, it is preferable that one period of the sub-pulse is 15 ns or less. This is because when one period of the sub-pulse exceeds 15 ns, energy is easily diffused due to heat conduction, and it becomes difficult to form the
また、1パルスのサブパルス数は、2以上50以下であることが好ましい。これは、サブパルス数が50を超えると、サブパルスの単位あたりの出力が小さくなり、穿孔部12aを形成しにくくなるためである。
Further, the number of subpulses of one pulse is preferably 2 or more and 50 or less. This is because when the number of sub-pulses exceeds 50, the output per unit of sub-pulses becomes small and it becomes difficult to form the
なお、接合構造体100aのその他の構成は、上記した接合構造体100と同様である。
The other structure of the bonded
−接合構造体の製造方法−
次に、図4〜図7を参照して、第2実施形態による接合構造体100aの製造方法について説明する。
-Manufacturing method of bonded structure-
Next, with reference to FIGS. 4-7, the manufacturing method of the
まず、図5に示すように、樹脂部材1aの表面11aに加工用のレーザL2が照射されることにより、樹脂部材1aの表面11aに穿孔部12aが形成される。加工用のレーザL2は、たとえばファイバレーザであり、1パルスが複数のサブパルスで構成されたものである。
First, as shown in FIG. 5, the
次に、図6に示すように、樹脂部材1aの表面11aに中間部材3が形成される。具体例としては、3Dプリンタを用いた熱溶解積層法により、溶融された中間部材3が、樹脂部材1aの穿孔部12aに充填されるとともに、樹脂部材1aの表面11aに積層され、その溶融された中間部材3が固化される。これにより、中間部材3が穿孔部12aに埋め込まれるため、樹脂部材1aと中間部材3とがアンカー効果によって機械的に接合される。
Next, as shown in FIG. 6, the
次に、図7に示すように、中間部材3と樹脂部材2とが隣接配置される。このため、樹脂部材2が中間部材3に対して樹脂部材1aとは反対側に配置される。そして、樹脂部材2側から中間部材3に向けて接合用のレーザL1が照射される。なお、樹脂部材2はレーザL1に対して透過性を有するとともに、中間部材3はレーザL1に対して吸収性を有する。
Next, as shown in FIG. 7, the
これにより、レーザL1が中間部材3で吸収され、中間部材3が加熱される。このため、中間部材3が溶融され、その後固化されることにより、中間部材3が樹脂部材2の表面21に溶着する。なお、レーザL1は、たとえば半導体レーザである。
Thereby, the laser L1 is absorbed by the
このようにして、図4に示す接合構造体100aが製造される。すなわち、接合構造体100aでは、樹脂部材1aと中間部材3とがアンカー効果によって接合され、樹脂部材2と中間部材3とが溶着によって接合されている。なお、樹脂部材1aと中間部材3とがアンカー効果に加えて溶着によって接合されていてもよい。
In this way, the bonded
−効果−
第2実施形態では、上記のように、樹脂部材1aの表面11aに穿孔部12aを形成し、中間部材3を溶融させて穿孔部12aに充填することにより、中間部材3と樹脂部材1aとをアンカー効果により接合する工程と、中間部材3を溶融させて樹脂部材2に溶着することにより、中間部材3と樹脂部材2とを接合する工程とが設けられている。このように構成することによって、親和性が低いことにより溶着しにくい樹脂部材1および2を、中間部材3を介して接合することができる。これにより、異種材料同士の接合における材料の組合せ自由度を向上させることができる。また、中間部材3と樹脂部材1aとが溶着しにくい材料同士の組合せであっても、中間部材3と樹脂部材1aとを接合することができる。さらに、穿孔部12aに突出部13aを形成することによって、アンカー効果の向上を図ることができる。なお、樹脂部材1aと中間部材3とが溶着されていてもよく、この場合には、樹脂部材1aと中間部材3との接合強度の向上を図ることができる。また、20℃における貯蔵弾性率が500MPaを超える中間部材3を用いることによって、中間部材として軟らかいエラストマなどを用いる場合に比べて、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることができる。
-Effect-
In the second embodiment, as described above, the
また、第2実施形態では、中間部材3の線膨張係数が樹脂部材1aおよび2の間であることによって、樹脂部材1aおよび2の線膨張係数差に起因する応力を中間部材3により緩和することができる。
Moreover, in 2nd Embodiment, the stress resulting from the linear expansion coefficient difference of the
(第3実施形態)
次に、図8を参照して、本発明の第3実施形態による接合構造体100bについて説明する。
(Third embodiment)
Next, with reference to FIG. 8, a bonded
接合構造体100bは、図8に示すように、金属部材1bおよび樹脂部材2と、金属部材1bおよび樹脂部材2の間に配置される中間部材3とを備えている。なお、図8では、見やすさを考慮して金属部材1bおよび樹脂部材2のハッチングを省略した。
As shown in FIG. 8, the bonded
金属部材1bおよび樹脂部材2は、中間部材3を介して接合されている。金属部材1bの材料の一例としては、鉄系金属、ステンレス系金属、銅系金属、アルミ系金属、マグネシウム系金属、および、それらの合金が挙げられる。また、金属成型体であってもよく、亜鉛ダイカスト、アルミダイカスト、粉末冶金などであってもよい。
The
金属部材1bの表面11bには、穿孔部12bが形成され、その穿孔部12bには、中間部材3が充填されて固化されている。このため、樹脂部材1bおよび中間部材3は、アンカー効果によって機械的に接合されている。なお、穿孔部12bは、上記した穿孔部12aと同様に構成されている。また、穿孔部12bは、本発明の「凹状部」の一例である。
A
なお、接合構造体100bのその他の構成は、上記した接合構造体100aと同様である。
In addition, the other structure of the joining
また、接合構造体100bの製造方法は、第2実施形態と同様である。
Moreover, the manufacturing method of the joining
−効果−
第3実施形態では、上記のように、金属部材1bの表面11bに穿孔部12bを形成し、中間部材3を溶融させて穿孔部12bに充填することにより、中間部材3と金属部材1bとをアンカー効果により接合する工程と、中間部材3を溶融させて樹脂部材2に溶着することにより、中間部材3と樹脂部材2とを接合する工程とが設けられている。このように構成することによって、金属部材1bおよび樹脂部材2を、中間部材3を介して接合することができる。これにより、異種材料同士の接合における材料の組合せ自由度を向上させることができる。さらに、穿孔部12bに突出部13bを形成することによって、アンカー効果の向上を図ることができる。また、20℃における貯蔵弾性率が500MPaを超える中間部材3を用いることによって、中間部材として軟らかいエラストマなどを用いる場合に比べて、耐熱性、耐油性および耐薬品性の向上を図ることができる。
-Effect-
In the third embodiment, as described above, the
また、第3実施形態では、樹脂部材2の材料が金属イオンにより腐食されやすいものである場合には、中間部材3の材料として腐食耐性を有するものを用いることによって、樹脂部材2の劣化を抑制することができる。
In the third embodiment, when the material of the
また、第3実施形態では、中間部材3の線膨張係数が金属部材1bおよび樹脂部材2の間であることによって、金属部材1bおよび樹脂部材2の線膨張係数差に起因する応力を中間部材3により緩和することができる。
In the third embodiment, since the linear expansion coefficient of the
(実験例)
次に、図9〜図12を参照して、第1実施形態に対応する実施例1による接合構造体200(図9参照)と、第2実施形態に対応する実施例2による接合構造体200a(図10参照)と、第3実施形態に対応する実施例3による接合構造体200b(図12参照)とを作製し、その接合構造体200、200aおよび200bに対して行った接合評価について説明する。
(Experimental example)
Next, with reference to FIG. 9 to FIG. 12, the joint structure 200 (see FIG. 9) according to Example 1 corresponding to the first embodiment and the
まず、実施例1の接合構造体200の作製方法について説明する。
First, a method for manufacturing the bonded
接合構造体200では、図9に示すように、樹脂部材201としてPBT(ポリブチレンテレフタレート)を用いた。樹脂部材201は、板状に形成されており、長さが100mmであり、幅が17.5mmであり、厚みが2〜3mmである。なお、樹脂部材201には、後述する実施例2と異なり、穿孔部が形成されていない。
In the bonded
そして、樹脂部材201の表面に中間部材203を形成した。この中間部材203は、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)であり、3Dプリンタを用いて形成した。このため、樹脂部材201の表面に中間部材203が溶着されている。なお、中間部材203は、長さが5mmであり、幅が15mmであり、厚みが0.5mmである。
Then, an
その後、中間部材203と樹脂部材202とを隣接配置した。樹脂部材202としてはPMMA(ポリメチルメタクリレート)を用いた。樹脂部材202は、板状に形成されており、長さが100mmであり、幅が17.5mmであり、厚みが1mmである。
Thereafter, the
そして、中間部材203と樹脂部材202との接合領域R1に接合用のレーザを照射することにより、中間部材203および樹脂部材202を溶着した。なお、接合領域R1は、長さが10mmで幅が1mmの線状領域であり、中間部材203の幅方向に延びるように設けられている。ここで、樹脂部材202が接合用のレーザに対して透過性を有するとともに、中間部材203が接合用のレーザに対して吸収性を有しており、その接合用のレーザは、樹脂部材202側から中間部材203に向けて照射される。また、接合用のレーザの照射条件は、以下のとおりである。
The
<接合用のレーザ照射条件>
レーザ:半導体レーザ(波長808nm)
発振モード:連続発振
出力:10W
焦点径:1mm
走査速度:10mm/sec
密着圧力:0.2MPa
走査回数:2回
このようにして、実施例1の接合構造体200を作製した。なお、接合構造体200では、樹脂部材201と中間部材203とが中間部材203の全面で溶着され、樹脂部材202と中間部材203とが接合領域R1で溶着されている。
<Laser irradiation conditions for bonding>
Laser: Semiconductor laser (wavelength 808 nm)
Oscillation mode: Continuous oscillation Output: 10W
Focal diameter: 1mm
Scanning speed: 10mm / sec
Contact pressure: 0.2 MPa
Number of scans: 2 times In this way, the bonded
なお、比較のために、中間部材203を介在させることなく、樹脂部材201および202を積層して半導体レーザを照射したが、接合しなかった。これは、PBTとPMMAとでは親和性が低いためであると考えられる。
For comparison, the
次に、実施例2の接合構造体200aの作製方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the bonded
接合構造体200aでは、図10に示すように、樹脂部材201aとしてPBTを用いた。樹脂部材201aの形状は、実施例1の樹脂部材201と同様である。
In the
そして、図11に示すように、樹脂部材201aの表面の加工領域R2に加工用のレーザを照射することにより、その加工領域R2に複数の穿孔部(図示省略)を形成した。なお、加工領域R2は、接合用のレーザが照射される領域とほぼ対応する領域である。
And as shown in FIG. 11, the process area | region R2 of the surface of the
その後、実施例1の場合と同様にして、樹脂部材201aの表面に中間部材203を溶着し、その中間部材203に樹脂部材202を溶着した。なお、樹脂部材202はPMMAであり、中間部材はABSである。
Thereafter, in the same manner as in Example 1, the
このようにして、実施例2の接合構造体200aを作製した。つまり、実施例2では、樹脂部材201aに穿孔部が形成されていることが実施例1と異なっている。なお、接合構造体200aでは、樹脂部材201aと中間部材203とが中間部材203の全面で溶着され、樹脂部材202と中間部材203とが接合領域R1で溶着されている。さらに、加工領域R2に設けられた穿孔部に中間部材203が充填されることにより、樹脂部材201aと中間部材203とがアンカー効果によって機械的に接合されている。
In this manner, the bonded
次に、実施例3の接合構造体200bの作製方法について説明する。
Next, a method for producing the bonded
接合構造体200bでは、図12に示すように、金属部材201bとしてSUSを用いた。金属部材201bの形状は、実施例1の樹脂部材201と同様である。
In the
そして、実施例2の場合と同様にして、加工領域に複数の穿孔部(図示省略)を形成した。なお、加工領域は、接合用のレーザが照射される領域とほぼ対応する領域である。その後、金属部材201bの表面に中間部材203を形成し、その中間部材203に樹脂部材202を溶着した。なお、樹脂部材202はPMMAであり、中間部材203はABSである。
Then, in the same manner as in Example 2, a plurality of perforated portions (not shown) were formed in the processing area. Note that the processing region is a region substantially corresponding to the region irradiated with the bonding laser. Thereafter, an
このようにして、実施例3の接合構造体200bを作製した。つまり、実施例3では、接合対象の一方を金属部材201bにしたことが実施例2と異なっている。なお、接合構造体200bでは、加工領域に設けられた穿孔部に中間部材203が充填されることにより、金属部材201bと中間部材203とがアンカー効果によって機械的に接合され、樹脂部材202と中間部材203とが接合領域R1で溶着されている。
In this manner, the bonded
なお、比較のために、中間部材203を介在させることなく、穿孔部を形成していない金属部材201bおよび樹脂部材202を積層して半導体レーザを照射したが、接合しなかった。
For comparison, the
そして、接合構造体200、200aおよび200bについて接合強度を測定した。具体的には、イマダ製のデジタルフォースゲージを用いて、せん断方向に引張速度5mm/minで試験を行い、接合界面の剥離で試験を終了した。そして、その試験での最大強度を接合強度として採用した。なお、せん断方向とは、接合界面に沿ってずれる方向(図9などにおける左右方向)である。
And joining strength was measured about joined
その結果、実施例1の接合構造体200は、接合強度が5.6MPaであった。すなわち、実施例1による接合構造体200では、中間部材203を介在させることにより、溶着しにくい樹脂部材201および202を接合するとともに、十分な接合強度を確保することができた。
As a result, the
また、実施例2の接合構造体200aは、接合強度が7.4MPaであった。すなわち、実施例2による接合構造体200aでは、樹脂部材201aに穿孔部を形成することにより、その穿孔部に中間部材203を充填してアンカー効果によっても中間部材203と樹脂部材201aとを接合することができるので、接合強度の向上を図ることができた。
Moreover, the joining
また、実施例3の接合構造体200bは、接合強度が6.9MPaであった。すなわち、実施例3による接合構造体200bでは、中間部材203を介在させることにより、金属部材201bおよび樹脂部材202を接合するとともに、十分な接合強度を確保することができた。
In addition, the
(他の実施形態)
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
(Other embodiments)
In addition, embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become a basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. Further, the technical scope of the present invention includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
たとえば、第1実施形態では、3Dプリンタを用いて樹脂部材1の表面11に中間部材3を溶着する例を示したが、これに限らず、射出成形または熱プレス成形により、樹脂部材1の表面11に中間部材3を溶着するようにしてもよい。なお、第2および第3実施形態についても同様である。
For example, in the first embodiment, an example in which the
また、第1実施形態では、レーザL1を照射することにより、樹脂部材2の表面21に中間部材3を溶着する例を示したが、これに限らず、熱プレス成形により、樹脂部材2の表面21に中間部材3を溶着するようにしてもよい。この場合には、樹脂部材2がレーザL1に対して透過性を有していなくてもよいし、中間部材3がレーザL1に対して吸収性を有していなくてもよい。なお、第2および第3実施形態についても同様である。
Moreover, in 1st Embodiment, although the example which welds the
また、第1実施形態では、樹脂部材1と中間部材3とを溶着した後に、樹脂部材2と中間部材3とを溶着する例を示したが、これに限らず、樹脂部材2と中間部材3とを溶着した後に、樹脂部材1と中間部材3とを溶着するようにしてもよい。この場合に、樹脂部材2と中間部材3とを溶着する方法としては、3Dプリンティング、射出成形および熱プレス成形が挙げられる。また、樹脂部材2が接合された中間部材3と樹脂部材1とを溶着する方法としては、レーザL1の照射および熱プレス成形が挙げられる。なお、第2および第3実施形態についても同様である。
Moreover, in 1st Embodiment, after welding the
また、樹脂部材1および2を中間部材3に対して同時に溶着するようにしてもよい。この場合の溶着方法としては、レーザL1の照射および熱プレス成形が挙げられる。なお、レーザ溶着する場合には、樹脂部材1および2の少なくともいずれか一方がレーザL1に対して透過性を有し、中間部材3がレーザL1に対して吸収性を有する。また、熱プレス成形による場合には、樹脂部材1、2および中間部材3のレーザ透過性はどのようなものであってもよい。なお、第2および第3実施形態についても同様である。
Further, the
また、第2実施形態では、樹脂部材1aの表面11aに穿孔部12aが形成される例を示したが、これに限らず、樹脂部材の表面に溝状の凹状部が形成されていてもよい。また、穿孔部12aに突出部13aが形成される例を示したが、これに限らず、穿孔部が円筒状またはすり鉢状に形成されていてもよい。また、加工用のレーザL2により穿孔部12aを形成する例を示したが、これに限らず、ブラスト加工などのその他の粗面化加工により凹状部を形成するようにしてもよい。なお、第3実施形態についても同様である。
Moreover, in 2nd Embodiment, although the example in which the
本発明は、中間部材を介して異なる部材が接合された接合構造体の製造方法および接合構造体に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a method for manufacturing a joined structure in which different members are joined via an intermediate member, and the joined structure.
1、1a 樹脂部材(第1樹脂部材)
1b 金属部材
2 樹脂部材(第2樹脂部材)
3 中間部材
11a、11b 表面
12a、12b 穿孔部(凹状部)
100、100a、100b 接合構造体
1, 1a Resin member (first resin member)
3
100, 100a, 100b bonded structure
Claims (5)
前記中間部材を溶融させて前記第1樹脂部材に溶着することにより、前記中間部材と前記第1樹脂部材とを接合する工程、または、前記第1樹脂部材の表面に凹状部を形成し、前記中間部材を溶融させて前記凹状部に充填することにより、前記中間部材と前記第1樹脂部材とをアンカー効果により接合する工程と、
前記中間部材を溶融させて前記第2樹脂部材に溶着することにより、前記中間部材と前記第2樹脂部材とを接合する工程とを備えることを特徴とする接合構造体の製造方法。 A method for producing a bonded structure in which a first resin member and a second resin member are bonded via a resin intermediate member,
A step of joining the intermediate member and the first resin member by melting the intermediate member and welding the intermediate member to the first resin member, or forming a concave portion on the surface of the first resin member; Joining the intermediate member and the first resin member by an anchor effect by melting the intermediate member and filling the concave portion;
A method of manufacturing a joined structure comprising: joining the intermediate member and the second resin member by melting the intermediate member and welding the intermediate member to the second resin member.
前記中間部材は、熱可塑性樹脂であり、20℃における貯蔵弾性率が500MPaを超えていることを特徴とする接合構造体の製造方法。 In the manufacturing method of the joined structure according to claim 1,
The said intermediate member is a thermoplastic resin, The storage elastic modulus in 20 degreeC exceeds 500 Mpa, The manufacturing method of the junction structure characterized by the above-mentioned.
前記第2樹脂部材がレーザに対して透過性を有し、前記中間部材がレーザに対して吸収性を有し、
前記第2樹脂部材側から前記中間部材に向けてレーザが照射されることにより、前記中間部材が溶融されて前記第2樹脂部材に溶着されることを特徴とする接合構造体の製造方法。 In the manufacturing method of the junction structure according to claim 1 or 2,
The second resin member is transmissive to the laser, the intermediate member is absorbent to the laser,
A method of manufacturing a joint structure, wherein the intermediate member is melted and welded to the second resin member by irradiating the intermediate member with a laser from the second resin member side.
前記金属部材の表面に凹状部を形成し、前記中間部材を溶融させて前記凹状部に充填することにより、前記中間部材と前記金属部材とをアンカー効果により接合する工程と、
前記中間部材を溶融させて前記樹脂部材に溶着することにより、前記中間部材と前記樹脂部材とを接合する工程とを備えることを特徴とする接合構造体の製造方法。 A method for manufacturing a bonded structure in which a metal member and a resin member are bonded via a resin intermediate member,
Forming a concave portion on the surface of the metal member, melting the intermediate member and filling the concave portion, thereby joining the intermediate member and the metal member by an anchor effect;
A method of manufacturing a joined structure comprising: joining the intermediate member and the resin member by melting the intermediate member and welding the intermediate member to the resin member.
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