KR20160112962A - 수지 접합체, 수지 접합체의 제조 방법 및 차량용 구조체 - Google Patents
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Abstract
섬유를 함유하는 열가소성 수지와, 상기 열가소성 수지의 융해 온도보다 낮은 융해 온도를 가지며 섬유를 함유하는 열경화성 수지 경화물이 용착에 의해 접합된 수지 접합체 및 상기 수지 접합체를 갖는 차량용 구조체 그리고 섬유를 함유하는 열가소성 수지와, 상기 열가소성 수지의 융해 온도보다 낮은 융해 온도를 가지며 섬유를 함유하는 열경화성 수지 경화물을 용착시켜 접합시키는 접합 공정을 포함하는 수지 접합체의 제조 방법.
Description
본 발명은 수지 접합체, 수지 접합체의 제조 방법 및 차량용 구조체에 관한 것이다.
차세대의 차량용 차체에는 수지제 부품의 채용 확대가 예상되고 있다. 그래서, 수지제 부품끼리의 결합 방법의 확립이 급선무가 되고 있다.
섬유 강화 열가소성 수지끼리를 접합시키는 방법의 일례가 일본 공개특허공보 2014-076565호에 개시되어 있다. 일본 공개특허공보 2014-076565호의 방법에 따르면, 섬유 강화 열가소성 수지 사이에 배치한 열가소성 수지 시트를 개재하여 섬유 강화 열가소성 수지끼리를 접합시키는 접합 방법이 개시되어 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2014-076565호 참조.).
열경화성 수지 경화물을 사용한 수지제 부품과 열가소성 수지를 사용한 수지제 부품의 접합에는, 접착제를 사용한 접합 또는 리베트 등의 체결 부재를 사용한 고정이 일반적이다.
열경화성 수지와 열가소성 수지를 함유하는 섬유 강화 복합 재료판에 대해서는 알려져 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-230238호 참조.).
그러나, 일본 공개특허공보 2014-076565호에 기재된 기술은, 가소성을 나타내는 열가소성 수지끼리의 접합에 사용되는 것으로, 열가소성 수지와 이미 경화 반응이 완료되어 가소화하기 어려운 열경화성 수지 경화물의 접합에는 적용할 수 없다. 또한, 열경화성 수지 경화물을 사용한 수지제 부품과 열가소성 수지를 사용한 수지제 부품의 접합에 접착제 또는 리베트 등의 체결 부재를 사용하면, 질량 또는 비용 증가의 한 요인이 되어 바람직하지 않다. 특히, 접착제를 사용하여 열가소성 수지와 열경화성 수지 경화물을 접합시킨 경우, 접착제의 강도로 접합부의 강도가 결정되기 때문에, 수지제 부품 자체적인 재료 강도를 살릴 수 없는 경우가 있다. 또한, 일본 공개특허공보 2008-230238호에 기재된 기술은 열가소성 수지와 아직 미경화인 열경화성 수지를 사용한 섬유 강화 복합 재료판의 제조에 적용되는 것으로, 이미 경화 반응이 완료된 열경화성 수지 경화물과 열가소성 수지의 접합에는 적용할 수 없다.
본 발명은, 열가소성 수지와 열경화성 수지 경화물이 접착제 또는 리베트 등의 체결 부재를 사용하지 않고 접합되는 수지 접합체 및 그 제조 방법 그리고 이 수지 접합체를 사용한 차량용 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 수지 접합체는 섬유를 함유하는 열가소성 수지와 섬유를 함유하는 열경화성 수지 경화물을 함유하고, 상기 열가소성 수지와 상기 열경화성 수지 경화물이 용착에 의해 접합된다. 상기 열경화성 수지 경화물의 융해 온도는 상기 열가소성 수지의 융해 온도보다 낮다.
상기 제 1 양태에 있어서, 상기 열경화성 수지 경화물에 함유되는 섬유는 직포의 상태여도 된다.
상기 제 1 양태에 있어서, 상기 열가소성 수지에 함유되는 섬유는 부직포의 상태여도 된다.
상기 제 1 양태에 있어서, 상기 열가소성 수지의 융해 온도와 상기 열경화성 수지 경화물의 융해 온도의 차이가 50 ℃ 이상이어도 된다.
본 발명의 제 2 양태에 있어서, 차량용 구조체가 상기 제 1 양태의 수지 접합체를 갖고 있어도 된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 수지 접합체의 제조 방법은, 열가소성 수지와 열경화성 수지 경화물을 용착시켜 접합시키는 것을 포함한다. 열가소성 수지는 섬유를 함유하고, 열경화성 수지 경화물은 섬유를 함유한다. 열경화성 수지 경화물의 융해 온도는 열가소성 수지의 융해 온도보다 낮다.
상기 제 3 양태에 있어서, 용착이 진동 용착이어도 된다.
본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 장점들 및 기술적 그리고 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명되고, 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 수지 접합체의 접합부의 단면 사진의 일례이다.
도 2 는 도 1 의 기호 A 로 표시된 타원으로 둘러싸인 부분 및 그 부근의 확대 사진이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 수지 접합체의 접합부의 단면 사진의 일례이다.
도 2 는 도 1 의 기호 A 로 표시된 타원으로 둘러싸인 부분 및 그 부근의 확대 사진이다.
이하, 본 발명의 수지 접합체, 수지 접합체의 제조 방법 및 차량용 구조체의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
먼저, 수지 접합체 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 관련된 수지 접합체는, 섬유를 함유하는 열가소성 수지와, 상기 열가소성 수지의 융해 온도보다 낮은 융해 온도를 가지며 섬유를 함유하는 열경화성 수지 경화물이 용착에 의해 접합된 것이다. 본 실시형태에 관련된 수지 접합체는, 섬유를 함유하는 열가소성 수지와 섬유를 함유하는 열경화성 수지 경화물이 접착제 또는 리베트 등의 체결 부재를 사용하지 않고 용착에 의해 접합되어 있기 때문에, 섬유를 함유하는 열가소성 수지와 섬유를 함유하는 열경화성 수지 경화물을 접합시킬 때의 접착제 또는 리베트 등의 체결 부재의 사용에 따른 질량 증가가 억제된다. 또한, 접착제의 강도로 접합부의 강도가 결정되는 일이 없고, 적절한 수지를 선택함으로써 수지 접합체의 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 또, 리사이클성, 하이사이클성이 우수한 열가소성 수지의 채용 가능 범위를 확대할 수 있게 된다.
본 실시형태에 있어서 사용되는 열가소성 수지는 특별히 한정되는 것이 아니라, 목적에 따라 공지된 각종 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서 사용되는 열가소성 수지로서는, 예를 들어 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 (PA) 수지, 폴리우레탄 (PU) 수지, 폴리염화비닐 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 (ABS) 수지 및 폴리프로필렌 (PP) 수지를 들 수 있다. 이들 중에서도 PA 수지 및 PP 수지가 바람직하다.
본 실시형태에 있어서 사용되는 열경화성 수지 경화물은, 열경화성 수지를 열 경화시킨 후의 경화물이다. 열경화성 수지 경화물의 형성에 사용되는 열경화성 수지는 특별히 한정되는 것이 아니라, 목적에 따라 공지된 각종 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서 사용되는 열경화성 수지로서는, 예를 들어 비닐에스테르 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 우레탄 수지를 들 수 있다. 이들 중에서도 에폭시 수지가 바람직하다.
본 실시형태에 있어서 사용되는 섬유의 종류는 특별히 한정되는 것이 아니라, 목적에 따라 공지된 각종 섬유를 사용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서 사용되는 섬유의 종류로서는, 예를 들어 아라미드 섬유, 셀룰로오스 섬유, 나일론 섬유, 비닐론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리올레핀 섬유, 레이온 섬유 등의 수지 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유, 금속 섬유 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 높은 기계적 강도를 실현할 수 있는 탄소 섬유가 바람직하다.
열가소성 수지와 섬유를 복합화시키는 방법에 대해서는 특별히 한정되는 것이 아니라, 목적에 따라 공지된 각종 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 섬유에 열가소성 수지의 용액 또는 융액을 함침시키고, 필요에 따라 건조시켜 시트상으로 성형하는 방법, 섬유와 열가소성 수지 필름을 교대로 적층시킨 후에 가열 가압 성형하는 방법을 들 수 있다. 열경화성 수지와 섬유를 복합화시키는 방법에 대해서도 특별히 한정되는 것이 아니라, 목적에 따라 공지된 각종 방법을 사용할 수 있다. 열경화성 수지와 섬유를 복합화시켜 프리프레그를 형성해도 된다.
본 실시형태에 있어서 사용되는 섬유의 상태는 특별히 한정되는 것이 아니라, 목적에 따라 공지된 형상의 섬유를 사용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서 사용되는 섬유의 상태로서는, 예를 들어 직포 상태의 섬유 및 부직포 상태의 섬유를 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 열가소성 수지에 함유되는 섬유의 함유율로서는, 5 질량% ∼ 50 질량% 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 질량% ∼ 50 질량% 이다.
본 실시형태에 있어서, 열경화성 수지 경화물에 함유되는 섬유의 함유율로서는, 5 질량% ∼ 50 질량% 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 질량% ∼ 50 질량% 이다.
본 실시형태에 관련된 수지 접합체에 있어서는, 열경화성 수지 경화물의 융해 온도는 열가소성 수지의 융해 온도보다 낮다. 열경화성 수지 경화물의 융해 온도와 열가소성 수지의 융해 온도의 차이는 특별히 한정되는 것은 아니다. 열경화성 수지 경화물의 융해 온도와 열가소성 수지의 융해 온도의 차이의 하한값으로는, 예를 들어 50 ℃ 이상이 바람직하고, 100 ℃ 이상이 보다 바람직하고, 150 ℃ 이상이 더욱 바람직하다. 열경화성 수지 경화물의 융해 온도와 열가소성 수지의 융해 온도의 차이의 상한값은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 수지의 입수 용이성의 관점에서 250 ℃ 이하가 된다.
본 실시형태에 있어서, 열경화성 수지 경화물 및 열가소성 수지의 융해 온도의 측정은, JISK7121-2012 (플라스틱의 전이 온도 측정 방법) 에 의거하여 시차 주사 열량 측정 (DSC) 에 의해 측정된 값을 말한다.
또, 열경화성 수지 경화물에 함유되는 섬유는 직포의 상태인 것이 바람직하다. 열경화성 수지 경화물에 함유되는 섬유로서 직포를 사용함으로써, 직포를 구성하는 섬유에 열가소성 수지에 함유되는 섬유가 얽히기 쉬워져, 열가소성 수지와 열경화성 수지 경화물의 사이에 보다 큰 접합 강도가 발생하기 쉬워지는 것으로 추찰된다.
또, 열가소성 수지에 함유되는 섬유는 부직포인 것이 바람직하다. 열가소성 수지에 함유되는 섬유로서 부직포를 사용함으로써, 열경화성 수지 경화물에 함유되는 섬유와 열가소성 수지에 함유되는 섬유가 얽히기 쉬워져, 열가소성 수지와 열경화성 수지 경화물의 사이에 보다 큰 접합 강도가 발생하기 쉬워지는 것으로 추찰된다.
또한, 열경화성 수지 경화물에 함유되는 섬유가 직포의 상태이고, 열가소성 수지에 함유되는 섬유가 부직포의 상태인 것이 보다 바람직하다. 열가소성 수지보다 융해 온도가 낮은 열경화성 수지 경화물이 용착시에 먼저 용융되거나 또는 연소에 의해 소실되기 쉽기 때문에, 열경화성 수지 경화물에 함유되는 직포가 노출되기 쉽다. 이 노출된 직포에 있어서의 섬유의 망목에 부직포가 들어감으로써, 직포에는 부직포가 보다 서로 얽히기 쉽다. 그래서, 강고한 결합이 발생하기 쉽다. 그 결과, 열가소성 수지와 열경화성 수지 경화물의 사이에 보다 큰 접합 강도가 발생하기 쉬워지는 것으로 추찰된다.
본 실시형태에 관련된 수지 접합체는, 섬유를 함유하는 열가소성 수지와, 상기 열가소성 수지의 융해 온도보다 낮은 융해 온도를 가지며 섬유를 함유하는 열경화성 수지 경화물을 용착시켜 접합시키는 접합 공정을 포함하는 수지 접합체의 제조 방법을 거쳐 제조된 것이어도 된다.
본 실시형태에 있어서는, 열가소성 수지의 융해 온도보다 열경화성 수지 경화물의 융해 온도쪽이 낮기 때문에, 접합 공정에 있어서 용착에 의해 해당 수지끼리를 접합시킬 때에, 열가소성 수지보다 먼저 열경화성 수지 경화물이 용융되거나 또는 연소에 의해 소실되기 쉽다. 열경화성 수지 경화물이 먼저 용융되거나 또는 연소에 의해 소실됨으로써, 열경화성 수지 경화물에 함유되는 섬유가 노출된다. 노출된 열경화성 수지 경화물에 함유되는 섬유에, 열가소성 수지 및 이것에 함유되는 섬유가 서로 얽힘으로써, 열가소성 수지와 열경화성 수지 경화물의 사이에 큰 접합 강도가 발생한다. 그래서, 본 실시형태에 관련된 수지 접합체는, 열가소성 수지와 열경화성 수지 경화물을, 접착제 또는 리베트 등의 체결 부재를 사용하지 않고 접합시킬 수 있게 되는 것으로 추찰된다.
상기 접합 공정에 있어서의 용착은 특별히 한정되는 것이 아니라, 공지된 각종 용착 방법을 사용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서 사용할 수 있는 용착 방법으로는, 예를 들어 초음파 용착, 진동 용착, 유도 용착, 고주파 용착, 레이저 용착, 열 용착 및 스핀 용착을 들 수 있다. 이들 중에서도, 초음파 용착 및 진동 용착이 바람직하다.
도 1 은, 열경화성 수지 경화물에 함유되는 섬유를 직포로 하고, 열가소성 수지에 함유되는 섬유를 부직포로 한 본 실시형태에 관련된 수지 접합체의 접합부의 단면 사진의 일례이다. 도 1 의 단면 사진에 있어서, 상측이 열가소성 수지이고 하측이 열경화성 수지 경화물이다. 하측의 열경화성 수지 경화물에는, 직포 유래의 규칙적인 패턴의 섬유의 단면이 관찰되고 있다. 도 2 는, 도 1 의 기호 A 로 표시된 타원으로 둘러싸인 부분 및 그 부근의 확대 사진이다. 도 2 의 용착면에 있어서, 열가소성 수지 (도 2 중 「열가소」라고 표기된 것) 에 함유되는 부직포와 열경화성 수지 경화물 (도 2 중 「열경화」라고 표기된 것) 에 함유되는 직포가 서로 얽힌 부분 (섬유 얽힘부) 이 존재하는 것을 알 수 있다.
용착 방법으로서 진동 용착을 사용함으로써, 수지 접합체의 강도가 보다 향상된다. 한편, 용착 방법으로서 초음파 용착을 사용함으로써, 접합되는 열가소성 수지 및 열경화성 수지 경화물의 설계 및 구조의 자유도가 높아진다.
본 실시형태에 있어서는, 용착 방법으로서 열경화성 수지 경화물이 용착시에 용융되거나 또는 연소에 의해 소실되기 쉬운 진동 용착을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
진동 용착은, 용착시키는 열가소성 수지 및 열경화성 수지 경화물에 대해 프레스기 등을 사용하여 하중을 가한 상태에서, 열가소성 수지 및 열경화성 수지 경화물의 일방을 열가소성 수지 및 열경화성 수지 경화물의 접촉면에 대해 수평 방향으로 진동시키고, 그에 따라 발생되는 마찰열을 이용하여 용착시키는 방법이다.
한편, 초음파 용착은, 초음파 발진기에 의해 전기 에너지를 진동 에너지로 변환시키고, 이 진동 에너지를 접촉시킨 상태의 열가소성 수지 및 열경화성 수지 경화물의 접촉면에 부여함으로써 해당 접촉면에 발생한 마찰열을 이용하여 용착시키는 방법이다.
용착 방법으로서 진동 용착을 사용하는 경우, 진동 용착의 제반 조건은, 열가소성 수지 및 열경화성 수지 경화물의 형상, 융해 온도, 접합면의 면적 등에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 진동의 주파수는 100 Hz ∼ 300 Hz 가 바람직하고, 210 Hz ∼ 260 Hz 가 보다 바람직하다. 또, 열가소성 수지 및 열경화성 수지 경화물에 대한 하중으로는, 0.1 MPa ∼ 5 MPa 가 바람직하고, 0.1 MPa ∼ 2 MPa 가 보다 바람직하고, 0.1 MPa ∼ 1 MPa 가 더욱 바람직하다. 또한, 진동 진폭은 0.5 mm ∼ 5 mm 가 바람직하고, 1 mm ∼ 3 mm 가 보다 바람직하고, 1.5 mm ∼ 2.5 mm 가 더욱 바람직하다.
용착 방법으로서 초음파 용착을 사용하는 경우, 초음파 용착의 제반 조건은, 열가소성 수지 및 열경화성 수지 경화물의 형상, 융해 온도, 접합면의 면적 등에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 초음파를 발생시키는 초음파 발생 장치를 구성하는 호른의 호른 가압력은 100 N ∼ 2000 N 이 바람직하고, 300 N ∼ 1000 N 이 보다 바람직하고, 500 N ∼ 800 N 이 더욱 바람직하다. 초음파 진동의 진폭으로는, 10 ㎛ ∼ 100 ㎛ 가 바람직하고, 15 ㎛ ∼ 50 ㎛ 가 보다 바람직하다. 열가소성 수지 및 열경화성 수지 경화물에 대한 가압으로는, 0 kN ∼ 5 kN 이 바람직하고, 0 kN ∼ 3 kN 이 보다 바람직하고, 0 kN ∼ 1 kN 이 더욱 바람직하다.
다음으로, 차량용 구조체에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 관련된 차량용 구조체는, 상기 서술한 본 실시형태에 관련된 수지 접합체를 갖는 것이다. 본 실시형태에 관련된 차량용 구조체의 종류는 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 사이드 도어, 후드, 루프, 백 도어, 러기지 도어, 범퍼 및 크래쉬 박스를 들 수 있다.
본 실시형태에 관련된 차량용 구조체에 있어서는, 섬유를 함유하는 열가소성 수지 및 섬유를 함유하는 열경화성 수지 경화물은, 각각 프레스 성형, 사출 성형, 트랜스퍼 성형 등, 용도에 따른 성형법에 의해 성형품으로 한 상태에서 용착에 의해 접합시켜도 된다.
일반적으로, 열가소성 수지와 비교하여 열경화성 수지 경화물쪽이 표면 평활성이 우수하기 때문에, 예를 들어 본 실시형태에 관련된 수지 접합체를 사용하여 차량용 구조체로서 도어를 형성하는 경우, 수지 접합체 중 열경화성 수지 경화물로 도어의 표측이 구성되는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 관련된 차량용 구조체에 따르면, 요구되는 특성에 따라 부분별로 바람직한 수지 재료를 조합하여 수지제의 차량용 구조체를 구성할 수 있게 된다. 그래서, 본 실시형태에 관련된 차량용 구조체에 따르면, 복수 종의 수지 (멀티 마테리얼) 를 병용하는 차세대의 차량을 실현할 수 있게 된다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 실시형태를 보다 구체적으로 설명하는데, 본 실시형태는 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 시험편의 준비에 대해서 설명한다. 탄소 섬유 강화 열가소성 수지 (CFRTP, 폴리아미드 수지와 탄소 섬유 (부직포) 의 복합 재료, 융해 온도 240 ℃), 탄소 섬유 강화 열경화성 수지 경화물 (CFRP, 에폭시 수지 경화물과 탄소 섬유 (직포) 의 복합 재료, 융해 온도 140 ℃), 알루미늄판 (표면 미처리), 알루미늄판 (#60 샌딩) 및 철판 (표면 카티온 전착 도장 처리) 을 시험편으로서 사용하였다. 또, CFRP 에 대해서는, 수지를 열 경화시켰을 때의 프리프레그에 의한 형면측과 필름면측을 구별해서 사용하였다. 시험편의 크기는 길이 175 mm, 폭 25 mm, 두께 3 mm 로 하였다. 시험편은, 연삭반을 사용하여 상기 사이즈로 커트하여 준비하였다. CFRP 의 형면측 및 필름면측 표면, 알루미늄판의 표면 그리고 CFRTP 의 표면은 탈지 처리하였다. 시험편을 25±2 ℃ 로 관리된 방에서 10 일 이상 보관 후, 용착 시험에 제공하였다.
다음으로, 진동 용착에 대해서 설명한다. 진동 용착기로서 브론슨 MICROPPL (닛폰 에머슨 주식회사) 을 사용하였다. 워크 (고정측) 및 워크 (가진측) 에 표 1 에 나타내는 조합으로 상기 시험편을 장착하고, 진동 용착을 실시하여 수지 접합체를 제조하였다. 용착 조건으로는, 진동 진폭을 1.8 mm 로 하고, 가압을 0.75 MPa 로 하고, 용해 치수를 0.3 mm 로 하였다.
다음으로, 전단 강도 측정에 대해서 설명한다. 주식회사 시마즈 제작소 제조 오토 그래프 AG-X100KN 을 사용하여 전단 시험을 실시하였다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 얻어진 결과는 2 회의 시험을 실시한 결과의 평균값이다.
표 1 에 있어서 전단 강도가 「-」이란, 전단 강도가 측정 한계 이하였음을 나타낸다.
표 1 로부터, CFRTP 와 CFRP 의 사이에서 용착에 의한 접합 상태가 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한, 그 전단 강도는 19.5 MPa 이고, CFRTP 끼리를 용착시킨 경우 (26.0 MPa) 로 손색이 없는 것이었다. CFRTP 와 CFRP 의 사이에서 형성된 접합의 파단면을 관찰하면, CFRTP 측에 CFRP 측의 탄소 섬유가 부착되었다. 이런 점에서, 진동 발열시에 CFRP 의 에폭시 수지 경화물이 파괴되고, 에폭시 수지 경화물이 제거된 부분으로 열가소성 수지가 흘러 들어가, CFRP 측의 탄소 섬유와 CFRTP 가 접합된 것으로 생각된다. 또, CFRP 의 형면과 필름면에서 전단 강도에 차이가 발생하였다. 형면과 필름면의 표면 요철의 차이는 10 ㎛ 정도 밖에 없기 때문에, 이번 평가에 있어서는 표면 요철에 의한 전단 강도에 대한 영향은 적은 것으로 생각된다. 그러나, 형면과 필름면에서는 사용되고 있는 이형제의 종류가 상이하기 때문에, 필름면에 이형제가 많이 잔류 (용착 전에 탈지 완료) 하는 것에 따른 영향이 강한 것으로 생각된다. 그래서, 필름면측에서는, 전단 강도의 편차 (17.3 MPa 및 14.0 MPa) 가 커진 것으로 생각된다. 한편, 알루미늄판 및 철판을 시험편으로서 사용한 경우, 접합 효과가 거의 보이지 않았다. 이는, 진동 용착의 원리로부터, 시험편의 접촉면끼리의 마찰에 의해 발생되는 열에 의해 시험편이 용착되기 때문에, 금속 표면에 요철을 형성해도 요철이 갈려 으깨어지기 때문에 접촉면에 수지 등을 코팅하지 않는 한은 금속과 열가소성 수지의 접합은 곤란한 것으로 생각된다. 또한, 표면 카티온 전착 도장 처리 등 수지의 막두께가 매우 얇은 경우에는, 진동 용착에 의해 이 수지가 박리될 가능성이 높기 때문에, 충분한 전단 강도를 얻으려면 금속 표면에 어느 정도의 수지 두께가 필요할 것으로 생각된다.
다음으로, 초음파 용착에 대해서 설명한다. 초음파 용착기로서 브론슨 2000Xdt (닛폰 에머슨 주식회사) 를 사용하였다. 초음파 용착기에 의한 용착 조건을 표 2 에 나타내는 바와 같이 설정하고, 초음파 용착 시험을 실시하여 수지 접합체를 제조하였다. 또한, 초음파 용착된 시험편의 전단 강도의 측정을, 진동 용착에 의한 시험의 경우와 동일하게 하여 실시하였다. 얻어진 결과를 표 2 에 나타낸다. 시험편으로는, CFRTP 및 CFRP 를 사용하였다.
표 2 에 있어서, 1) 은 호른 직경 φ15 로 산출된 강도이고, 2) 는 실 (實) 용착 면적으로 산출된 강도이다.
표 2 로부터 기준 용착 조건이 가장 고강도 (약 50 MPa) 였다. 요컨대, 시험편을 누르는 것 (시험편 가압) 에 따른 강도의 향상은 보이지 않았다. 시험편 가압은 적은 쪽이 전단 강도가 우수하다. 그 이유는, 초음파 용착은 시험편의 접촉면에 대해 상하의 움직임에 따라 시험편을 진동시키기 때문에, 시험편끼리를 지나치게 강하게 누르면 시험편 안의 섬유의 얽힘이 적어지기 때문으로 생각된다. 또, 진폭을 약 3 ㎛ (제어상은 약 5 %) 증감함으로써 용착 강도에 큰 변화 (상이) 가 발생되었다.
Claims (7)
- 수지 접합체로서,
섬유를 함유하는 열가소성 수지; 및
섬유를 함유하는 열경화성 수지 경화물을 구비하고,
상기 열경화성 수지 경화물의 융해 온도는, 상기 열가소성 수지의 융해 온도보다 낮고,
상기 열가소성 수지와 상기 열경화성 수지 경화물이 용착에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 수지 접합체. - 제 1 항에 있어서,
상기 열경화성 수지 경화물에 함유되는 섬유가 직포의 상태인 것을 특징으로 하는 수지 접합체. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열가소성 수지에 함유되는 섬유가 부직포의 상태인 것을 특징으로 하는 수지 접합체. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열가소성 수지의 융해 온도와 상기 열경화성 수지 경화물의 융해 온도의 차이가 50 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 수지 접합체. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 수지 접합체를 갖는 차량용 구조체.
- 수지 접합체의 제조 방법으로서,
열가소성 수지와 열경화성 수지 경화물을 용착시켜 접합시키는 것을 포함하고,
상기 열가소성 수지는 섬유를 함유하고,
상기 열경화성 수지 경화물은 섬유를 함유하고, 상기 열경화성 수지 경화물의 융해 온도는 상기 열가소성 수지의 융해 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 수지 접합체의 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 용착은 진동 용착인 제조 방법.
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