JP7144752B2 - 接合体の処理方法 - Google Patents
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Description
(1)本発明は、第1部材と第2部材が接合された接合体を加熱して分解する解体工程を備える接合体の処理方法であって、該第1部材は、少なくとも該第2部材側にある被接合面が金属材からなり、該第1部材の被接合面は、該金属材と樹脂材の接合界面であり、
該解体工程は、該樹脂材を変態させずに該第1部材の金属材を電磁誘導加熱して、該接合界面で該金属材と該樹脂材を熱応力により分離させる接合体の処理方法である。
(1)本明細書でいう「第1」と「第2」は、説明の便宜上の呼称であり、各部材の形態(形状や大きさ等)や主従等とは関係ない。本明細書では、便宜上、電磁誘導加熱される金属材側を第1部材とする。電磁誘導加熱は、接合界面となる被接合面以外からなされる。電磁誘導加熱は第1部材の他面側(接合界面以外の面側)からなされても、第2部材の他面側からなされてもよい。接合界面にある金属材を効率的に加熱(急速加熱)できるところから、電磁誘導加熱されるとよい。
接合体は、少なくとも二つの部材(第1部材と第2部材)が接合されてなる。少なくとも一方の部材の表面からなる接合界面が、金属材と樹脂材で構成されている限り、各部材の具体的な材質や形態等は問わない。
金属材は、電磁誘導加熱が可能であれば、純金属、合金、金属を基材(マトリックス)とする複合材(MMC:Metal Matrix Composites)等のいずれでもよい。また金属材は、電磁誘導加熱が可能である限り、溶製材(展伸材や鋳造材)でも焼結材でもよく、結晶質でも非晶質でもよい。さらに金属材は、少なくとも接合界面近傍にあればよいため、第1部材は、必ずしも全体が金属材である必要はない。
樹脂材は、全体が樹脂でもよいし、基材である樹脂中にフィラー(繊維や粒子等)が分散した複合材(例えばFRP:Fiber Reinforced Plastics )等でもよい。なお、第2部材が第1部材に直接接合される場合でも、第2部材は、接合界面近傍が樹脂材であれば足り、必ずしもその全体が樹脂材である必要はない。
(1)電磁誘導加熱は、所定周波数の交番磁界を部材へ印加してなされる。これにより部材(主に金属部分)は、その磁束変化を妨げる向きの渦電流の発生によりジュール加熱される。交番磁界の周波数が大きいほど、表皮効果により部材表面(接合界面)が加熱され易くなる。電磁誘導加熱は、非接触な部位を急速に加熱できる点で、他の加熱方法よりも優れる。
本発明の処理方法により解体が可能である限り、接合体の形態や種類等は問わない。接合体は、例えば、自動車や航空機等の各種部品や電子機器等である。
表1Aと表1B(両表を合わせて「表1」という。)に示す種々の接合体を製作した。
表1中に示した第1部材には、熱処理型Al-Si-Mg系合金板(A6061/JIS H4040)、または冷間圧延鋼板(SPCC/JIS G3141)を用いた。表1Aに示した試料AR1、AR2を除いて、いずれも、JIS K6850(接着剤の引張せん断接着強さ試験方法)に準じて、短冊状(25mm×100mm×t2mm)にした(第2部材も同様)。
5種類の接着剤を用意した。すなわち、表1に示した「1液ウレタン」系接着剤、「2液ウレタン」系接着剤、「1液エポキシ」系接着剤、「2液エポキシ」系接着剤、「2液アクリル」系接着剤である。
表1Aに示した試料AR1、AR2を除いて、第1部材と第2部材を接着剤で接合した。上述したJIS K6850に準じて、接着域(被接合面):10mm×25mm、接着剤厚:1mmとした。接合は、第1部材の表面に塗布した接着剤に、第2部材を重ね合わせた。厚さ2mmのスペーサを用いて両部材を水平状態にして、接着剤の種類に応じた条件下で接着剤を硬化させた。
表1Aに示した試料AR1、AR2の接合体は、上述したA6061からなる板状の第1部材(18mm×45mm×t1.5mm)に、GFRPからなる第2部材(10mm×45mm×t3mm)を直接接合してなる(接着域:5mm×10mm)。これら接合体は、ISO19095-2“Plastics - Evaluation of the adhesion interface performance in plastic-metal assemblies - Part 2: Test specimens”に準じて製作した。具体的にいうと、次の通りである。
各試料の接合体について、解体前の接合強度を引張せん断試験により予め評価した。引張せん断試験は、万能材料試験機(インストロン社製)を用いて、引張速度:5mm/minで行った。最大荷重を初期の接合面積で除した値を接合強度とした。各試料の接合強度を表1にまとめて示した。
(1)各試料の接合体を電磁誘導加熱による解体試験(解体工程)に供した。電磁誘導加熱は、図1に示すように、第1部材の一面(接合界面の反対面)に近接させた加熱コイルへ、高周波通電して行った。図1に示すタイプIは試料AR1、AR2以外の接合体を電磁誘導加熱する場合、タイプIIは試料AR1、AR2の接合体を電磁誘導加熱する場合をそれぞれ模式的に示した。
第1部材が鋼材からなる試料S3~S6について、その第1部材の加熱速度と、CFRP(PA6)からなる第2部材の分離時の温度との関係を図2Aに示した。また、第1部材がAl合金材からなる試料A1~A5および試料ACについて、その第1部材の加熱速度と、CFRP(エポキシ)からなる第2部材の分離時の温度との関係を図2Bに示した。両図を合わせて「図2」という。
Claims (8)
- 第1部材と第2部材が接合された接合体を加熱して分解する解体工程を備える接合体の処理方法であって、
該第1部材は、少なくとも該第2部材側にある被接合面が金属材からなり、
該第1部材の被接合面は、該金属材と樹脂材の接合界面であり、
該金属材は、磁性材であり、
該解体工程は、該樹脂材を溶融させずに該第1部材の金属材を電磁誘導加熱すると共に該電磁誘導加熱の開始時から該接合界面の分離時までの加熱速度を16℃/秒以上として、該接合界面で該金属材と該樹脂材を熱応力により分離させる接合体の処理方法。 - 前記磁性材は、鉄基材である請求項1に記載の接合体の処理方法。
- 第1部材と第2部材が接合された接合体を加熱して分解する解体工程を備える接合体の処理方法であって、
該第1部材は、少なくとも該第2部材側にある被接合面が金属材からなり、
該第1部材の被接合面は、該金属材と樹脂材の接合界面であり、
前記金属材は、非磁性材であり、
該解体工程は、該樹脂材を溶融させずに該第1部材の金属材を電磁誘導加熱すると共に該電磁誘導加熱の開始時から該接合界面の分離時までの加熱速度を2℃/秒以上として、該接合界面で該金属材と該樹脂材を熱応力により分離させる接合体の処理方法。 - 前記非磁性材は、アルミニウム基材または銅基材である請求項3に記載の接合体の処理方法。
- 前記樹脂材は、接着剤からなり、
前記接合体は、該接着剤により前記第1部材と前記第2部材が接合されてなる請求項1~4のいずれかに記載の接合体の処理方法。 - 前記第2部材は、前記金属材と同種または異種な金属材からなる金属体である請求項5に記載の接合体の処理方法。
- 前記第2部材は、前記樹脂材からなる樹脂体であり、
前記接合体は、前記第1部材と前記第2部材が接着剤を介さずに接合されてなる請求項1~4のいずれかに記載の接合体の処理方法。 - 前記樹脂材は、熱硬化性樹脂からなる請求項1~7のいずれかに記載の接合体の処理方法。
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