JPH01190441A - 複合物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は複合物、特に金属／エラストマー或は金属／
エラストマー／金属の複合物、およびこの種の物の製造
方法に関する。

【１１１へ１１ 金属部材を非金属材料に結合する方法は、従来から多く
のものが知られている。

米国特許第４，３３８，３８０号明細書には、セラミッ
クを金属に取付ける方法が開示されている。開示された
複合積層体はセラミック層；このセラミック層に固定さ
れる三次元形状で柔軟性、弾性、低モジュラス、低密度
を有する金属構造界面（境界）材；および低モジュラス
の金属構造体に固定される金属部材、から構成されてい
る。

米国特許第４，０７５，３６４号明ｍｍにはセラミック
金属複合物であって、内部セラミック層、外部金属層、
および高融点を有すると共に、低モジュラスおよび低密
度の金属構造体からなる中間界面層から構成される前記
複合物が開示されている。セラミック層は低モジユラス
構造体に対して直接または中間セラミック金属複合物を
介して固定されると共に、外部金属層は中間低モジユラ
ス層に対して、ろう付けされている。

別の例として、米国特許第４．０５５．４５１号明細書
には、セラミック／金属またはセラミック／セラミック
複合物の製造方法が開示されている。多孔性表面領域が
セラミック材料上に、これに粒状物質を焼結することに
より形成される。多孔性領域内に侵入された金属は、そ
れからセラミックに対して確実に機械的に結合される。

米国特許第２，６００，２２０号明細書には積層構造体
であって、実質的に平坦で比較的大きい面積を有する緻
密金属、金属粉末を相互に焼結して形成された高多孔性
金ＲＭ、および並置されたフェノール・ホルムアルデヒ
ド縮合物層であって、多孔性金属層を覆うと共に、その
一部が多孔性金属層の孔内へ延出されて、フェノール・
ホルムアルデヒド縮合物を緻密金属シートに機械的に係
止させるようになっている前記縮合物層、を組合わせて
構成されたｍｉｓ遺体が開示されている。

このような従来の方法および装置はその設計形態に対し
ては満足できるものであるが、硬質材料たとえば金属が
、比較的軟質の材料たとえばエラストマーまたはゴム材
料に取付けられ、あるいは積層されるようにした複合材
料については、なおその必要性は大きい。

化学的手段により金属とエラストマーからなる平坦な接
合面を形成しようとする従来の技術は、たとえばエラス
トマーおよび金属間の荷重移動の不均一性によるものと
考えられる応力により生じる接合部の離脱または剥離に
より、全体的には満足できないものである。

したがって、この発明の望ましい主目的は、応力、ひず
みおよびせん断力を受けた時、接合部の離脱または剥離
に対する抵抗力が改善された、金属／エラストマー積層
体を提供することである。

この発明の別の望ましい目的は、応力およびひずみが増
大された遷移領域に分布されることにより、エラストマ
ー接合部に対する負荷が最少化されると共に、積層構造
体の寿命が最大化されるようにした、金属／エラストマ
ーおよび金属／エラストマー／金属積層構造体を提供す
ることである。

この発明の別の望ましい目的は、前述のような金属／エ
ラストマー複合構造体の製造方法を提供することである
。

この発明の前述および他の目的は、一部はこれ以降、そ
して一部は図面を参照した以降の説明から明らかになる
であろう。

北」１とＵ この発明において、金属／エラストマーおよび金属／エ
ラストマー／金属の複合構造体およびその製造方法が開
示されている。説明を簡単にするためには、金属／エラ
ストマー／金属サンドイッチ型構造体が主として望まし
いが、この発明においては金属／エラストマー構造体が
企図されていることも理解されたい、そこで、この発明
の金属／エラストマー／金属の複合構造体は、内外面を
有し比較的厚肉のブロック型の一対の外側金属プレート
部材と、金属部材の内面に取付けられると共に、それと
実質的に同延の領域を有する柔軟金属メツシュ層と、金
属メツシュ層を覆うと共に、そのメツシュ層を通過して
延設されて、エラストマーが金属メツシュ層および金属
プレート部材の内面に機械的に結合または結合されるよ
うにした中間エラストマー材料層、とから構成されてい
る。

この発明の複合物を調製する場合は、金属／エラストマ
ー／金属を構成する金属プレート部材が十分に洗浄され
、それから多数の柔軟ワイヤループの形態を有すると共
に、十分に洗浄された金属メツシュが、確実な結合方法
、たとえばろう付けにより、金属プレートの全面に結合
される。金属メツシュ層を相互に対面させた状態で一対
の金属プレートが成形型内に載置され、この成形型が適
切なエラストマー材料を充填されて、比較的厚肉の中間
層が形成されると共に、これが金属メツシュ層を貫通す
ると共にそれに結合される。この発明により形成された
金属／エラストマーおよび金属／エラストマー／金属の
複合構造体は、そのエラストマーおよび金属メツシュが
同一柔軟性を有し、あるいは複合構造体に応力が適用さ
れた時に、相互に屈曲することから、接合部の剥離また
は離脱に対する抵抗力が大いに改善されることが解った
。

この発明の性質および望ましい目的を十分に理解するた
めに、添付図面を参照した詳細な説明が以下に述べられ
るが、これらの図面においては、同様数字は類似部片を
示している。

ｔ　　　の＝口 第１〜４図において、この発明による金属／エラストマ
ー／金属の複合物の実施例は、総体的に１０により示さ
れると共に、比較的厚肉のブロック型の一対の外側金属
プレート１２および１４を備え、それぞれ内面および外
面、それぞれ１６．１８および２０．２２を有している
。金属プレート１２の内面１６に対して、内面１６の表
面績を実質的に同延状の大きさを有する柔軟な金属メツ
シュ層が取付けられ、このメツシュ層は総体的に２４で
示されると共に、複数のループ状部材２６を形成する輪
郭を有する柔軟な金属ワイヤーから形成されることが好
ましい。

金属メツシュ２４は内面１６に対して、面１６とループ
状部材２６の並置部分との間の接触点または領域をろう
付けすることにより、取付けられる。同様に、ループ状
部材２６ａを有する柔軟な金属メツシュ部材２４ｍが、
金属プレート部材１４の内面２０に取付けられる。

３次元形状を有すると共に、柔軟性、弾性および低モジ
ュラスを有する界面または中間層２８が、金属プレート
１２および１４の内面１６および２０に固定されると共
に、柔軟な金属メツシュ部材２４および２４ａの面３０
および３０ａに取付けられると共に、その周囲に配置さ
れる。取付けられた柔軟な金属メツシュは、エラストマ
ー材料に散在および浸透された時、エラストマーおよび
金属部材を相互に接合する手段を形成しており、これは
柔軟性を有しているが、過度の変形ひずみおよび応力に
対して完全状態を維持することができ、その理由は、エ
ラストマーおよび金属メツシュが共働して、金属とエラ
ストマーの接合線の領域においてエラストマーおよびワ
イヤメツシュによりもたらされる大きな強度および剛性
により、広幅な遷移領域にわたってたわみ応力およびひ
ずみ力を分布させることができるからである。

第１〜４図に示される複合物を製造する一方法において
、金属プレート１２および１４はろう付は作業の準備と
して洗浄される。金属プレート部材は、たとえばワイヤ
ブラシにより機械的に、あるいはトリクロロエチレンに
、そしてアルカリに浸漬し、それから水中でリンス処理
することにより化学的に、あるいは良く知られている別
の洗浄方法により、十分に洗浄される。柔軟なワイヤメ
ツシュも同様に洗浄される。柔軟なワイヤメツシュ部材
２４および２４ａはそれから、良くしられているろう付
は方法により、金属の各内面にろう付けされる。

たとえば、金属プレートおよび柔軟な金属メツシュ部材
が鉄金属、または他の高融点金属から形成されている時
は、保護雰囲気中で約１０９３℃（２０００’　）の炉
内で、銅ろう付け（充填材料として銅を利用する）が好
ましい、ろう付けにより図示のように、充填材料により
接触された金属メツシュおよび金属プレート内面の並置
部分間に、結合部３２（第４図に最良に示される）が形
成される。それぞれの柔軟な金属メツシュ部材２４およ
び２４ａをろう付けされて有するプレート部材１２およ
び１４は、それから柔軟な金属メツシュ面部材を相互に
間隔をもって並置した状態で、成形型内に挿入される。

それから成形型に十分な温度および圧力でエラストマー
が充填され、それによりエラストマーが、作用される圧
力により金属プレート間の空間に流入し、金属メツシュ
部材内および周囲の空間を充満し、それからエラストマ
ーを冷却することにより、２つの金属プレート部材１２
および１４およびそれぞれの関連金属メツシュ部材２４
および２４ａ間に、結合された柔軟な境界面２８が形成
される。この発明においては、天然および合成ゴムを含
む種々のエラストマーを利用することができる。適切な
合成ゴムにはシリコン、ネオプレン、およびブチルゴム
が包含される。明らかなように、圧力、温度および処理
時間は使用されるエラストマーのタイプにより変化され
る。

以下は、この発明により形成される複合物の特別の実施
例の一具体例であり、この発明の範囲を限定するもので
はない。

ｌ船ｌ この例において、対をなす外側金属プレート部材は、１
．０ｃｚ（０，４０ｉｎ、）の肉厚、１０ｃｊ（４ｉｎ
、）の長さ、そして７．６ｃｍ（３ｉｎ、）の幅を有す
る１５−５ＰＩ！ステンレススチール金属から形成され
ている。柔軟な金属ワイヤメツシュは、インコネル（Ｉ
ＮＣＯＮＥＬ）　Ｘを結合した金属織物状平坦フィラメ
ントから構成され、多数のろう付は点を提供すると共に
、８．２３ｇ７ｃｍ”（０，２９７１ｂ／ｉｎ、’）の
密度を有している。洗浄後、約５．１０（０，２０ｉｎ
、）〜６．４ｚｍ（０，２５ｉｎ、）の深さを有する柔
軟な金属メツシュ層が、ろう付けにより金属プレートの
内面に接合される。このろう付けは、非酸化条件におい
て、約６１８℃（１１４５’Ｆ）〜７６０℃（１４００
”Ｆ）の温度において、充填材として＾ＷＳ−ＢＡｔｌ
ニー１金属を利用して行なわれた。

それから金属プレートおよび関連し接合された柔軟な金
属メツシュが成形型内に置かれ、この成形型は１６３℃
（３２５”Ｆ　’）の温度および２０３＆ｇ／ｃ１（２
９００ｐｓｒ）の圧力という適切な条件において、シリ
コンエラストマーからなるエラストマー材料を充填され
て、エラストマーが結合した境界面体が形成される。こ
の例により形成された複合物は、改良された硬度、せん
断たわみ、ひずみおよび応力を有する。

第５図において、複合物が金属／エラストマーであるこ
の発明の別の実施例が示されている。図示のように、複
合構造体は金属プレート部材３４と、金属プレート部材
３４に結合された金属メツシュ部材３６と、金属メツシ
ュ部材３６および金属プレート部材３４の内面４０に固
定されたエラストマーＬとから構成されている。このよ
うな単一金属プレート・エラストマー物品は、２重プレ
ート・サンドイッチ型複合物に関して説明したのと同じ
方法により提供できる。

この発明は特別の実施例に関連して説明されたが、別の
修正例も可能である。たとえば、金属プレートは種々の
一般的な金属および合金、たとえば、スチール、チタン
およびアルミニウムから形成することができる。金属メ
ツシュ層の好ましい肉厚は、単一金属、プレートが利用
される時は、総エラストマー肉厚の約２０％で、また２
重金属プレート物品においては、約４０％（各側に２０
％）であることが解っているが、金属メツシュ層を増大
することが複合物の硬度を増大することになるから、前
述の肉厚より厚肉または薄肉の層を、複合物のスプリン
グ率を変化するために利用することができる。同様に、
金属メツシュ部材は、金属プレートに対して最多の取付
は点を提供するようにした、編まれた金属製平坦フィラ
メント織物であることが好ましいが、金属プレートに対
して適切に取付けられ得る他のメツシュを利用すること
もできる。

この発明の重要な特徴は、比較的厚肉のブロック状金属
部材を、比較的柔軟で可視性を有すると共に比較的厚内
のブロック状材料にｉ械的に接合する方法を提供するこ
とにより、この発明を比較的厚内の要素に適用すること
ができることで、これにより、たわみ力および他の応力
を受けた時に、接合部の離脱に対して高い抵抗力を有す
る複合物の製造が可能になるが、これらの性質は従来の
方法においては、たとえ不可能ではないとしてもその達
成は困難である。

この発明は好ましい実施例に関連して説明されたが、こ
の発明の範囲内で種々の変更および修正が可能であるこ
とは明らかであろう、したがって、これまでの説明に包
含され、あるいは図面に示された事項のすべては、例示
的なものであり、限定するためのものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による金属／エラストマー／金属の複
合物の断面の斜視図、第２図は第１図の２−２線に沿う
断面図、第３図は第２図の一部の概略拡大図、第ｎｉｌ
は金属メツシュの取付は状態と、メツシュ材料のループ
状部材内および周囲におけるエラストマー材料の結合状
態を詳細に示す第３図の一部の概略拡大図、第５図はこ
の発明による金属／エラストマーの複合物の横断面図で
ある０図中、 １０・・・複合物　　　　１２．１４・・・金属プレー
ト部材１６．２０・・・金属プレート部材の内面２４．
２４ａ・・・金属メツシュ材料層２８・・・エラストマ
ー材料層 ＦＩＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内面および外面を有する金属プレート部材を用意す
   ることと、 前記金属プレート部材の前記内面と実質的に同延の領域
   を有する柔軟な金属メッシュ材料層を用意することと、 柔軟な金属メッシュ材料層を前記金属プレート部材の内
   面に固定することと、 前記金属メッシュ部材および前記プレート部材の内面に
   対して、十分な温度および圧力においてエラストマー材
   料層を付着させると共に、最終的に前記エラストマー層
   の一部を前記金属メッシュ部材および前記プレート部材
   の内面へ浸透させると共にそれに結合させることと、 から成る金属／エラストマーの複合物の製造方法。 ２、エラストマー材料が天然および合成ゴムから成るグ
   ループから選択されるようにした、請求項１記載の複合
   物の製造方法。 ３、金属プレート部材が金属、合金、およびスチールか
   ら成るグループから選択されるようにした、請求項１記
   載の複合物の製造方法。 ４、前記柔軟な金属メッシュ部材が平坦フィラメントか
   ら形成された編まれた金属織物から成る、請求項１記載
   の複合物の製造方法。 ５、内面および外面を有する一対の金属プレート部材を
   用意することと、 前記金属プレート部材の内面と実質的に同延の領域を有
   する、一対の柔軟な金属メッシュ部材を用意することと
   、 柔軟な金属メッシュ部材を各前記金属プレート部材の内
   面に固定することと、 エラストマー材料から成る境界面層を十分な温度および
   圧力において付着させると共に、金属メッシュ部材に浸
   透させ、かつ金属プレートに相互に間隔を有し、かつ可
   撓性を有する結合をもたらすように、柔軟な金属メッシ
   ュ部材を相互に固定することと、 から成る金属／エラストマー／金属の複合物の製造方法
   。 ６、前記柔軟な金属メッシュ部材がろう付けにより前記
   金属プレート部材の内面に固定される、請求項５記載の
   複合物の製造方法。 ７、エラストマー材料が前記金属メッシュ部材に対して
   成形されている、請求項５記載の複合物の製造方法。 ８、内面および外面を有する金属プレート部材と、 前記金属プレート部材の前記内面と実質的に同延の領域
   を有する柔軟な金属メッシュ材料の層であって、前記金
   属プレート部材の内面に取付けられる柔軟な金属メッシ
   ュ材料の前記層と、 前記金属メッシュ部材および前記プレート部材の内面を
   実質的に被覆する並置されたエラストマー材料層であっ
   て、前記エラストマー層の一部が前記金属メッシュ材料
   に浸透すると共にそこに結合されて、前記エラストマー
   層が複合体がたわみを受ける時、前記並置された状態に
   維持されるようにしたエラストマー材料層と、 から成る金属／エラストマーの複合物。 ９、柔軟な金属メッシュ材料層が平坦フィラメントから
   形成される編まれた金属織物から成る、請求項８記載の
   複合物。 １０、柔軟な金属メッシュ材料層が複数の相互に結合さ
   れた金属フィラメントループから成る、請求項８記載の
   複合物。 １１、前記エラストマー材料に浸透される柔軟な金属メ
   ッシュ材料層の肉厚が、並置されるエラストマー層の総
   肉厚の約２０％にされる、請求項８記載の複合物。 １２、柔軟な金属メッシュ材料層が前記金属プレートの
   内面にろう付けされる、請求項８記載の複合物。 １３、内面および外面を有する一対の外部金属プレート
   部材と、 各外部金属プレート部材の内面に取付けられると共に、
   それと実質的に同延の大きさを有する柔軟な金属メッシ
   ュ部材層と、 前記各柔軟な金属メッシュ部材を被覆する中間エラスト
   マー材料層であって、その一部分が前記メッシュ部材層
   に実質的に浸透することにより、金属プレート部材およ
   び関連する柔軟なメッシュ部材が、相互に並置された柔
   軟関係に維持されるようにした中間エラストマー材料層
   と、 から成る複合物。 １４、前記エラストマー材料に浸透する金属メッシュ層
   の肉厚が、中間エラストマー層の総肉厚の約４０％であ
   る、請求項１３記載の複合物。 １５、内面および外面を有する一対の外部金属プレート
   部材と、 前記金属プレート部材の内面と実質的に同延の大きさの
   層を形成すると共に第１および第２面を有する、それぞ
   れ複数のループ状柔軟金属フィラメントからなる一対の
   柔軟な金属メッシュ部材と、金属プレート部材の内面に
   接合される各金属メッシュ部材の前記第１面；および各
   前記柔軟な金属メッシュ部材の第２面を被覆するエラス
   トマー材料層から形成される柔軟な境界面部材であって
   、前記エラストマー材料の一部分が前記ループ状柔軟金
   属フィラメントに浸透して両者間に機械的接合部を形成
   することにより、前記外部金属プレート部材が相互に隔
   置された柔軟関係に維持されるようにした柔軟な境界面
   部材と、 から成る金属／エラストマー／金属の複合物。