JPS6264527A - 合成樹脂材料と異種材料の接合方法 - Google Patents

合成樹脂材料と異種材料の接合方法

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JPS6264527A
JPS6264527A JP60205763A JP20576385A JPS6264527A JP S6264527 A JPS6264527 A JP S6264527A JP 60205763 A JP60205763 A JP 60205763A JP 20576385 A JP20576385 A JP 20576385A JP S6264527 A JPS6264527 A JP S6264527A
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JP
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synthetic resin
resin material
different material
joining
materials
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Toshihisa Terasawa
寺沢　利久
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、合成樹脂材料と異種材料とを重ね合わせ、そ
の一方から超音波を付与させて、両者の材料を接合させ
る方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、合成樹脂材料と金属等の異種材料とを接合する際
には、第２図の断面図及び第３図の断面図に示すような
機械的接合方法が広く利用されている。
第２図の（ａ）及び（ｂ）において、３０は合成樹脂材
料であって、合成樹脂材料３０の一方には成形時におい
て接合用の突起部３１が同時に成形されており、相手部
材である金属材料３２に形成されている貫通穴３３が挿
通されるようになっている。そして、両者の材料３０．
３２を接合する際には、第２図の（ａ）に示すように金
属材料３２の貫通穴３３を合成樹脂材料３０の突起部３
１に挿通して、両材料３０．３２を重ね合わせる。
その後、合成樹脂材料３０の突起３１をハンダゴテ、高
周波、超音波等の加熱手段（図示せず）によって溶融し
、第２図（ｂ）に示すように溶融物３１ａで金属材料３
２の貫通穴３３の周辺を覆い、両材料３０．３２を接合
するようにしたものである。
また、第３図の（ａ）および（ｂ）において、４０は合
成樹脂材料であって、この合成樹脂材料４０の一方には
成形時において接合用の掛止め形状部４１を有する突起
部４２が同時に成形されており、相手部材である金属材
料４３の貫通穴４４が挿違されるようになっている。そ
して、両者の材料を接合する際には、第３図（ａ）に示
すように金属材料３２の貫通穴４４を合成樹脂材料４０
の突起部４２の上方に位置させる。その後、第３図（ｂ
）に示すように金属材料３２０貫通穴４４を合成樹脂材
料４０の突起部４２に押し込み、掛止め形状部４１で掛
は止めして両材料４０．４３を接合するようにしたもの
である。
しかし、前者の機械的接合方法および後者の機械的接合
方法は、ともに合成樹脂材料３０．４０の成形において
接合のための突起部３１．４２を成形しなければならず
、成形用金型が複雑となることはもとより、接合部が破
断された時には補修に際して接着剤に頼らざるをえない
問題がある。
上述のようなことから、合成樹脂材料と異種材料を接合
する際には、第４図に示すような機械的接合方法が多く
利用されている。
第４図において、５１はステンレス鋼板からなる板部材
であって、この板部材５１の板厚は２．０態に形成され
ている。また、この板部材５１の下部にはスチレン−ア
クリロニトリル共重合体とからなる板部材５２が配設さ
れており、その板厚は５．０鶴に形成されている。そし
て、両板部材５１．５２とは互いに対向する部位に貫通
穴５３ａ、５３ｂが形成されている。
そして、両板部材５１．５２を接合する際には、画板部
材５１の貫通穴５３ａからパツキン５４を介在して螺子
５５を螺合し、両板部材５１．５２を接合するようにな
っている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このような機械的接合方法においては、
両板部材５１．５２に貫通穴５３ａ、５３ｂを形成し、
螺子を螺合しなければならず、前述の機械的接合方法に
比較して接合作業が煩雑となることはもとにより、両板
部材５１．５２に貫通穴５３ａ、５３ｂを形成する必要
があることから、両板部材５１．５２の強度が低下する
不具合がある。
従って、この発明は、上記の不具合を解消するためにな
されたもので、逆円錐形状の複数個の小穴が形成された
異種材料に合成樹脂材料を重ね合わせ、この合成樹脂材
料に超音波を付与して加熱・溶融し、この溶融物を異種
材料に形成された小穴に拝し出すことによって、両材料
の強度を低下させることなく、容易に、しかも強固に接
合させることにある。
ｃ問題点を解決するための手段〕 すなわち、この発明に係る合成樹脂材料と異種材料の接
合方法においては、合成樹脂材料と異種材料とを重ね合
わせ、その一方から超音波を付与させて、両者の材料を
接合するにあたり、前記下部に配設される異種材料に逆
円錐形状の小穴を複数個形成した後、その上部に合成樹
脂材料を重ね合わせ、この合成樹脂材料の表面に超音波
発振器の撮動部材を当接して加圧しつつ超音波を付与せ
しめ、合成樹脂材料の裏面側を加熱・溶融させると共に
、その溶融物を異種材料の小穴に押し出すようにしたも
のである。
そして、本発明で使用される合成樹脂材料としては、熱
可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれも使用すること
ができ、ここでは特に限定されるものではない０例えば
、熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート、スチレン
−アクリロニトリル共重合体、ポリプロピレン、ポリス
チレン、ＡＢＳ１ポリアミド、ポリエーテル、塩化ビニ
リデン、塩化ビニール、フッ素、酢酸ビニール、メチル
メタアクリレート等を挙げることができ、熱硬化性樹脂
としては、フェノール、ポリエステル、アミノ、ポリウ
レタン、ユリア、メラミン、飽和アルキド、不飽和ポリ
エステル等を挙げることができる。
また、合成樹脂材料と接合される異種材料としては、鉄
、銅、真鍮、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、ジュラ
ルミン等の金属材料、ホウロウ、ガラス、セメント、石
膏、陶磁器、　器等のオールドセラミックス、アルミナ
、ジルコニア、コージェライト、ムライト、窒化物、炭
化物、ホウ化物等のニューセラミックなどを挙げること
ができる。
そして、上述の合成樹脂材料と異種材料とを接合する際
には、上部に配設される材料が合成樹脂材料となる組み
合わせにおいて、自由に選択して接合することができる
。
また、異種材料に形成される小穴においては、異種材料
の表面側から裏面側に向けて順次拡大するテーパ面を有
する逆円錐形状に形成することが接合強度を向上させる
上で必要である。そして、この小穴の大きさは、特に限
定されるものではなく、要求する接合強度および接合材
料に応じて適宜大きさの小穴を選択して形成することが
必要であり、その目安としては異種材料の表面側で２鶴
ないし５日程度であり、裏面側では３ｆｌないしｌＯｔ
ｍ程度の範囲で選択することが望ましい、また小穴の数
においては、両材料の接合後における接合強度を維持す
るためにも複数個形成することが必要である。さらに、
これらの小穴は均等な間隔を有して形成することもでき
るし、ラインダムに形成することもできる。
また、超音波発振器は通常一般に使用されているものが
そのまま利用することができ、その組み合せは超音波発
振器と、この超音波発振器に設けられる振動子と、この
振動子に設けられる振動部材とからなっているものが望
ましい、そして、振動部材に付与される超音波は接合し
ようとする合成樹脂材料と異種材料との組み合わせによ
って選択され、その目安としては１０ｋｋないし５０ｋ
）Ｉ８が通している。
また、上部の合成樹脂材料に加圧する手段としては、機
械的クランプを用いて、あらかじめ両材料を密着させて
おく方法、超音波発振器の振動部材によって直接加圧す
る方法のいずれも採用することができる。ただし、振動
部材で加圧する際に５　　は振動部材の当接面を合成樹
脂材料の表面形状に沿うように形成することが、合成樹
脂材料の表面に傷を付けないためにも望ましい。
Ｃ実施例〕 以下、本発明に係る接合方法の一実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。
第１図は本発明に係る合成樹脂材料と異種材料の接合方
法を説明する概略断面図を示すものである。
第１図の（ａ）ないしくｂ）において、１はスチレン−
アクリロニトリル共重合体からなる板部材であって、こ
の板部材１の板厚は１０ｍに形成されており、その上面
は平担面１ａに形成され、下面も平担に形成された接合
面１ｂとされている。
また、板部材１の下部には異種材料であるアルミニウム
からなる板部材２が配設されており、その板厚は５ｆｌ
に形成されている。そして、この板部材２の下面は平担
に形成されて台座（図示せず）等に支持する載置面２ａ
とされ、上面は板部材１の接合面１ｂに当接する接合面
２ｂとされている。さらに、この板部材２には逆円錐形
状の小穴３が等間隔を有して複数個形成されており、そ
の一つの大きさは上方が直径で３ｆｌであって、下方が
直径で４日程度に形成され、その途中にはテーパ面３ａ
とされている。
そして、第１図の（ａ）に示すように形成された両板部
材ｌ、２を接合する際には、第１図の（ｂ）に示すよう
に両板部材１．２の接合面１ｂ、２ｂが互いに接触する
ように重ね合わせてセットする。
次に、第１図の（ｃ）に示すように下部の板部材２に形
成されている小穴３に相当する部位の板部材１の平担面
１ａに超音波発振器（図示せず）に設けられている撮動
部材４の先端面４ａを当接する。この時、矢印Ａ方向か
ら板部材１に対して、先端面４ａから一定の荷重を加え
る。
その際の撮動部材４は、先端面４ａが上部に配設されて
いる板部材１の平担面１ａに沿うように平担に形成され
ており、当接時の位置出しおよび板部材への押し圧力を
均等に分散するようにされている。
次に、板部材工に一定の荷重を加えた状態で、超音波発
振器を作動させて、撮動部材４から２０ｋＨｚないし４
０　ｋＨｚの超音波を付与させる。その際、振動部材４
からの超音波の振動によって板部材１の接合面１ｂ側お
よびその周辺部分にエネルギが蓄積され、そのエネルギ
によって板部材１の接合面ｌｂ側およびその周辺部分が
加熱・熔融される。
この状態で、板部材１の接合面１ｂを加熱・溶融しつつ
、矢印Ａ方向から一定の荷重を加えつづけながら板部材
１を下部の板部材２側に押し圧する。その際、板部材１
の熔融物ＩＣが下部の板部材１の複数個の小穴３に徐々
に押し出される。
そして、板部材１の熔融物ＩＣが下部の板部材２の小穴
３に十分に押し出された後、振動部材４への超音波の付
与を停止すると共に、その状態で２秒ないし３秒程度放
置する。そして、所定時間放置後、振動部材４を板部材
１の平担面１ａから離反させ、上方に位置させる。
これによって、第１図の（ｄ）に示すように板部材１の
溶融物ＩＣが板部材２に形成されている複数個の小穴３
のテーパ面３ａを覆った状態で自然硬化し、スチレン−
アクリロニトリル共重合体からなる　板部材１とアルミ
ニウムからなる板部材２とが強固に接合されている。
なお、本実施例においては、スチレン−アクリロニトリ
ル共重合体からなる板部材ｌとアルミニウムからなる板
部材２との組合わせによって説明したが、本発明におい
ては、この実施例のみに限定されるものではなく、合成
樹脂材料と異種材料の組、み合わせにおいて種々なる変
更を加えることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る合成樹脂材料と異種
材料との接合方法においては、逆円錐形状の複数個の小
穴が形成された異種材料に合成樹脂材料を重ね合わせ、
この合成樹脂材料に超音波を付与して加熱・溶融し、そ
の溶融物を異種材料に形成された小穴に押し出すように
したから、合成樹脂材料と異種材料との強度を低下させ
ることなく接合することができる効果がある。
また、本発明に係る接合方法においては、重ね合わされ
た合成樹脂材料と異種材料とを超音波によって接合する
ようにしたから、従来の機械的接合方法に比較して、両
材料の接合を容易に、しかも強固に接合することができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る合成樹脂材料と異種材料の接合方
法を説明する概略断面図である。 第２図ないし第４図は従来の接合方法を説明する概略断
面図である。 １−−−−−一板部材 １ｃ−−−−・−溶融物 ２−・−板部材 ３・−・−小穴 ３ａ・・−−−−テーパ面 ４・−・−・−振動部材 ４ａ−・−先端面 出廓人　　トヨタ自動車株式会社 （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｄン第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 合成樹脂材料と異種材料とを重ね合わせ、その一方から
    超音波を付与させて、両者の材料を接合するにあたり、
    前記下部に配設される異種材料に逆円錐形状の小穴を複
    数個形成した後、その上部に合成樹脂材料を重ね合わせ
    、この合成樹脂材料の表面に超音波発振器の振動部材を
    当接して加圧しつつ超音波を付与せしめ、合成樹脂材料
    の裏面側を加熱・溶融させると共に、その溶融物を異種
    材料の小穴に押し出すことを特徴とする合成樹脂材料と
    異種材料の接合方法。
JP60205763A 1985-09-18 1985-09-18 合成樹脂材料と異種材料の接合方法 Pending JPS6264527A (ja)

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