RU2560372C2 - Способ получения соединительного элемента для углеродного волокнистого композитного материала - Google Patents

Способ получения соединительного элемента для углеродного волокнистого композитного материала Download PDF

Info

Publication number
RU2560372C2
RU2560372C2 RU2013129816/05A RU2013129816A RU2560372C2 RU 2560372 C2 RU2560372 C2 RU 2560372C2 RU 2013129816/05 A RU2013129816/05 A RU 2013129816/05A RU 2013129816 A RU2013129816 A RU 2013129816A RU 2560372 C2 RU2560372 C2 RU 2560372C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
composite material
carbon fiber
thermoplastic polymer
fiber composite
Prior art date
Application number
RU2013129816/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013129816A (ru
Inventor
Масаки ТАКЕУТИ
Тору КАНЕКО
Original Assignee
Тейдзин Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тейдзин Лимитед filed Critical Тейдзин Лимитед
Publication of RU2013129816A publication Critical patent/RU2013129816A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2560372C2 publication Critical patent/RU2560372C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/44—Joining a heated non plastics element to a plastics element
    • B29C65/46—Joining a heated non plastics element to a plastics element heated by induction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/481—Non-reactive adhesives, e.g. physically hardening adhesives
    • B29C65/4815—Hot melt adhesives, e.g. thermoplastic adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/50—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like
    • B29C65/5057—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like positioned between the surfaces to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
    • B29C66/026—Chemical pre-treatments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/52—Joining tubular articles, bars or profiled elements
    • B29C66/524—Joining profiled elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/53—Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars
    • B29C66/532—Joining single elements to the wall of tubular articles, hollow articles or bars
    • B29C66/5326—Joining single elements to the wall of tubular articles, hollow articles or bars said single elements being substantially flat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/61—Joining from or joining on the inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721—Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7212—Fibre-reinforced materials characterised by the composition of the fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/914—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9141—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature
    • B29C66/91411—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature of the parts to be joined, e.g. the joining process taking the temperature of the parts to be joined into account
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/919—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges
    • B29C66/9192—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges in explicit relation to another variable, e.g. temperature diagrams
    • B29C66/91921—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges in explicit relation to another variable, e.g. temperature diagrams in explicit relation to another temperature, e.g. to the softening temperature or softening point, to the thermal degradation temperature or to the ambient temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/919—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges
    • B29C66/9192—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges in explicit relation to another variable, e.g. temperature diagrams
    • B29C66/91921—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges in explicit relation to another variable, e.g. temperature diagrams in explicit relation to another temperature, e.g. to the softening temperature or softening point, to the thermal degradation temperature or to the ambient temperature
    • B29C66/91931—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges in explicit relation to another variable, e.g. temperature diagrams in explicit relation to another temperature, e.g. to the softening temperature or softening point, to the thermal degradation temperature or to the ambient temperature in explicit relation to the fusion temperature or melting point of the material of one of the parts to be joined
    • B29C66/91933—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges in explicit relation to another variable, e.g. temperature diagrams in explicit relation to another temperature, e.g. to the softening temperature or softening point, to the thermal degradation temperature or to the ambient temperature in explicit relation to the fusion temperature or melting point of the material of one of the parts to be joined higher than said fusion temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/16—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08—Orthophosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/82—After-treatment
    • C23C22/83—Chemical after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/50—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like
    • B29C65/5007—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like characterised by the structure of said adhesive tape, threads or the like
    • B29C65/5028—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like characterised by the structure of said adhesive tape, threads or the like being textile in woven or non-woven form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/82—Testing the joint
    • B29C65/8207—Testing the joint by mechanical methods
    • B29C65/8215—Tensile tests
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721—Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7214—Fibre-reinforced materials characterised by the length of the fibres
    • B29C66/72141—Fibres of continuous length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721—Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7214—Fibre-reinforced materials characterised by the length of the fibres
    • B29C66/72143—Fibres of discontinuous lengths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • B29C66/7422—Aluminium or alloys of aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • B29C66/7428—Transition metals or their alloys
    • B29C66/74283—Iron or alloys of iron, e.g. steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/919—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/94—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time
    • B29C66/949—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time characterised by specific time values or ranges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/20—Use of solutions containing silanes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к способу получения соединительного элемента между углеродным волокнистым композитным материалом и металлом, к соединительному элементу и к способу получения металлического композитного формованного изделия. Соединительный элемент содержит термопластичный полимер в качестве матрицы и металл, которые соединяются при прочности соединения, составляющей 5 МПа или более. Способ его получения включает: образование слоя, содержащего триазинтиоловое производное, на поверхности металла, нанесение термопластичного полимерного слоя между слоем, содержащим триазинтиоловое производное, и углеродным волокнистым композитным материалом и плавление термопластичного полимерного слоя для присоединения металла к углеродному волокнистому композитному материалу. Технический результат, достигаемый при использовании способа по изобретению для получения соединительного элемента, заключается в том, чтобы обеспечить прочное и устойчивое соединение термопластичного углеродного волокнистого композитного материала и металла, используя упрощенный способ. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения соединительного элемента между углеродным волокнистым композитным материалом и металлом.
Уровень техники
Углеродный волокнистый композитный материал имеет высокую удельную прочность и удельную жесткость, и его оценивают как абсолютно превосходный материал. Однако когда традиционный углеродный волокнистый композитный материал присоединяют, используя термоотверждающийся полимер в качестве матрицы, к элементу из другого материала, в частности металла, их соединяют, используя болт и гайку, заклепку или подобные детали для механических соединений или связующий материал. Механическое соединение с помощью болта и гайки или подобных деталей, как правило, приводит к увеличению массы. В частности, существует такая проблема, что в композитном материале напряжение концентрируется в точке соединения, и в наихудшем случае трещина непрерывно развивается, начинаясь от первой точки концентрации напряжения. В соединении с использованием связующего материала, слой связующего материала, имеющий определенную толщину, должен быть, как правило, прикреплен, чтобы обеспечивать прочность. В частности, в случае соединения крупноразмерного элемента требуется значительное количество связующего материала. В результате существует проблема значительного увеличения массы получаемого элемента, и, кроме того, существует такой недостаток, что его прочность не всегда является достаточной при использовании только связующего материала. Кроме того, поскольку требуется продолжительное время, чтобы связующий материал приобрел обычную используемую на практике прочность, следует также принимать во внимание стадию выдерживания. С другой стороны, в углеродном волокнистом композитном материале с использованием термопластичного полимера в качестве матрицы (далее иногда называется «термопластичный углеродный волокнистый композитный материал») материалы присоединяют друг к другу с помощью сварки в интервале, в котором полимеры являются совместимыми, и можно ожидать, что соединение будет по прочности сопоставимым с матричным полимером. Однако существуют многочисленные случаи, в которых присоединение к металлу посредством сварки оказывается затруднительным даже для термопластичного углеродного волокнистого композитного материала.
Чтобы присоединять термопластичный углеродный волокнистый композитный материал к металлу посредством сварки, требуется использование в качестве матрицы термопластичного полимера, который можно сваривать с металлом. Патентный документ 1 показывает, что причина, по которой металл и полимер можно соединять посредством сварки, обусловлена эффектом прикрепления полученного инжекционным формованием полимера к алюминиевому материалу, имеющему мелкопористую поверхность. Патентный документы 2 и 3 показывают, что полимер и металл соединяют путем применения обработки к металлической поверхности.
Кроме того, патентный документ 4 описывает способ соединения посредством нанесения промежуточного полимерного слоя, обладающего сродством одновременно к термоотверждающемуся углеродному волокнистому композитному материалу и металлу.
Патентный документ 1: японская патентная заявка JP-A-2003-103563
Патентный документ 2: японская патентная заявка JP-B-5-51671
Патентный документ 3: описание международной патентной заявки WO 2009/157445
Патентный документ 4: японская патентная заявка JP-A-2006-297927
Сущность изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ получения соединительного элемента между углеродным волокнистым композитным материалом, содержащим полимер в качестве матрицы, и металлом и, в частности, предложить способ получения соединительного элемента между углеродным волокнистым композитным материалом, содержащим термопластичный полимер в качестве матрицы, и металлом, отличающийся тем, что соединение и формование можно осуществлять одновременно.
Преимущество термопластичного углеродного волокнистого композитного материала заключается в том, что его форма легко изменяется при воздействии тепла, и по этой причине инжекционное или компрессионное формование можно осуществлять в течение предельно короткого периода времени по сравнению с термоотверждающимся углеродным волокнистым композитным материалом. Таким образом, если используют углеродный волокнистый композитный материал, содержащий термопластичный полимер в качестве матрицы, и соединение можно предельно легко осуществлять путем термокомпрессионного соединения в форме одновременно с формованием или непосредственно после формования, соединительный элемент с металлическим материалом можно производить с предельно высокой эффективностью. Однако даже если термопластичный углеродный волокнистый композитный материал пытаться присоединять к металлу, используя способ соединения термопластичного полимера и металла, как описано в патентных документах 2 и 3, термопластичный углеродный волокнистый композитный материал является таким, что термопластичный полимер находится в состоянии «впитывания» в пучок углеродных волокон. Таким образом, полимер не всегда однородно распределен по поверхности материала, и в некоторых случаях присутствует «обедненная» полимером часть. Таким образом, существует проблема того, что не развивается достаточная прочность соединения, и прочность соединения проявляет большую изменчивость. Кроме того, углеродное волокно является причиной так называемой электролитической коррозии металла. Таким образом, когда углеродное волокно приводят в контакт с металлом в части, в которой существует обеднение полимером, этот контакт вызывает коррозию металла.
Средства решения проблем
В результате интенсивных исследований соединения между термопластичным углеродным волокнистым композитным материалом и металлом авторы настоящего изобретения обнаружили, что металл и термопластичный углеродный волокнистый композитный материал можно соединять прочно и устойчиво посредством образования слоя, содержащего триазинтиоловое производное, на поверхности металла, нанесения термопластичного полимерного слоя между слоем, содержащим триазинтиоловое производное, и термопластичным углеродным волокнистым композитным материалом, и плавления термопластичного полимерного слоя, в результате чего металл присоединяется к углеродному волокнистому композитному материалу, и выполнили настоящее изобретение. Ниже описан состав настоящего изобретения.
1. Способ получения соединительного элемента между углеродным волокнистым композитным материалом, содержащим термопластичный полимер в качестве матрицы, и металлом, причем данный способ включает образование слоя, содержащего триазинтиоловое производное, на поверхности металла, нанесение термопластичного полимерного слоя между слоем, содержащим триазинтиоловое производное, и углеродным волокнистым композитным материалом, и плавление термопластичного полимерного слоя для присоединения металла к углеродному волокнистому композитному материалу.
2. Способ получения соединительного элемента, как описано выше в п.1, в котором металл нагревают для соединения посредством электромагнитной индукции.
3. Способ получения соединительного элемента, как описано выше в любом из пп.1 и 2, в котором термопластичный полимерный слой имеет толщину, составляющую от 5 мкм до 5 мм.
4. Способ получения соединительного элемента, как описано выше в любом из пп.1-3, в котором элемент, составляющий металл, включает, главным образом, железо или алюминий.
5. Способ получения соединительного элемента, как описано выше в любом из пп.1-4, в котором количество термопластичного полимера, присутствующего в углеродном волокнистом композитном материале, составляет от 50 до 1000 масс.ч. на 100 масс.ч. углеродного волокна.
6. Соединительный элемент, включающий термопластичный углеродный волокнистый композитный материал и металл, которые соединяются при прочности соединения, составляющей 5 МПа или более, и получаемый способом получения по любому из приведенных выше пп.1-5.
7. Способ получения металлического композитного формованного изделия, включающего углеродный волокнистый композитный материал, содержащий термопластичный полимер в качестве матрицы, и металл, которые соединяются, причем данный способ включает образование слоя, содержащего триазинтиоловое производное, на поверхности металла, и плавление термопластичного слоя, нанесенного между слоем, содержащим триазинтиоловое производное, и углеродным волокнистым композитным материалом, чтобы одновременно или непрерывно создавать соединение между металлом и углеродным волокнистым композитным материалом, и формование изделия.
Преимущества изобретения
Согласно настоящему изобретению, термопластичный углеродный волокнистый композитный материал и металл можно соединять прочно и устойчиво, используя упрощенный способ. Кроме того, когда присоединяют термопластичный углеродный волокнистый композитный материал к металлу посредством термопластичного полимера, можно одновременно предотвращать электролитическую коррозию, которую вызывает углеродное волокно. Кроме того, соединительный элемент между углеродным волокнистым композитным материалом и металлом можно изготавливать в течение короткого периода времени, используя меньшее число стадий, за счет одновременного или непрерывного осуществления стадий соединения и формования.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее один вариант осуществления соединительного элемента согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее форму формованного изделия, полученного в примере 5.
Фиг.3 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее форму металлического композитного формованного изделия, полученного в примере 5. На данном чертеже заштрихованными представлены круглые листы из стали SPCC.
Описание условных численных обозначений
1 - Термопластичный углеродный волокнистый композитный материал
2 - Термопластичный полимерный слой
3 - Слой, содержащий триазинтиоловое производное,
4 - Металл
Наилучший вариант осуществления изобретения
Настоящее изобретение относится к способу получения соединительного элемента между углеродным волокнистым композитным материалом, содержащим термопластичный полимер в качестве матрицы, и металлом. Один вариант осуществления соединительного элемента согласно настоящему изобретению представлен на фиг.1, и далее описан данный вариант осуществления настоящего изобретения.
Термопластичный углеродный волокнистый композитный материал
Термопластичный углеродный волокнистый композитный материал, используемый в настоящем изобретении, представляет собой материал, содержащий термопластичный полимер в качестве матрицы и углеродное волокно. Термопластичный углеродный волокнистый композитный материал предпочтительно содержит термопластичный полимер в количестве, составляющем от 50 до 1000 масс.ч. на 100 масс.ч. углеродного волокна. Предпочтительнее количество термопластичного полимера составляет от 50 до 400 масс.ч. на 100 масс.ч. углеродного волокна. Еще предпочтительнее количество термопластичного полимера составляет от 50 до 100 масс.ч. на 100 масс.ч. углеродного волокна. Если количество термопластичного полимера составляет менее чем 50 масс.ч. на 100 масс.ч. углеродного волокна, можно увеличивать содержание сухого углеродного волокна в композитном материале. С другой стороны, если данное количество превышает 1000 масс.ч., количество углеродного волокна является чрезмерно малым, и углеродное волокно может становиться неподходящим в качестве конструкционного материала.
Примеры термопластичного полимера включают полиамид, поликарбонат, полиоксиметилен, полифениленсульфид, простой полифениленэфир, модифицированный простой полифениленэфир, полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, полиэтиленнафталат, полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиметилметакрилат, сополимер акрилонитрила и стирола (AS) и сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (ABS). В частности, согласно балансу между расходами и свойствами, предпочтительным является, по меньшей мере, один полимер, выбранный из группы, которую составляют полиамид, полипропилен, поликарбонат и полифениленсульфид. В качестве полиамида (иногда сокращенно называется PA, и иногда называется «нейлон») предпочтительным является, по меньшей мере, один, полиамид, выбранный из группы, которую составляют PA6 (так называемый поликапроамид или поликапролактам и, точнее, поли-ε-капролактам), PA26 (полиэтиленадипамид), PA46 (политетраметиленадипамид), PA66 (полигексаметиленадипамид), PA69 (полигексаметиленазепамид), PA610 (полигексаметиленсебацамид), PA611 (полигексаметиленундекамид), PA612 (полигексаметилендодекамид), PAU (полиундеканамид), PA12 (полидодеканамид), PA1212 (полидодекаметилендодекамид), PA6T (полигексаметилентерефталамид), PA6I (полигексаметиленизофталамид), PA912 (полинонаметилендодекамид), PA1012 (полидекаметилендодекамид), PA9T (полинонаметилентерефталамид), PA9I (полинонаметиленизофталамид), PA10T (полидекаметилентерефталамид), PA10I (полидекаметиленизофталамид), PA11T (полиундекаметилентерефталамид), PA11I (полиундекаметиленизофталамид), PA12T (полидодекаметилентерефталамид.), PA12I (полидодекаметиленизофталамид) и полиамид MXD6 (полиметаксиленадипамид).
Форма углеродного волокна в термопластичном углеродном волокнистом композитном материале не ограничена определенным образом. Можно использовать тканое полотно, включающее непрерывные волокна, или полотно, в котором волокна ориентированы в одном направлении. В случае ориентации волокон в одном направлении слои волокон уложены в многослойную структуру с изменением направления ориентации слоев. Например, слои можно укладывать поочередно. Кроме того, оказывается предпочтительным, чтобы уложенная поверхность располагалась симметрично относительно направления толщины.
В термопластичном углеродном волокнистом композитном материале, прерывистые углеродные волокна можно диспергировать и располагать таким образом, чтобы они перекрывались. В этом случае длина волокон составляет предпочтительно от 5 до 100 мм. В случае прерывистых углеродных волокон углеродные волокна могут присутствовать в состоянии пучка углеродного волокна в композитном материале, и оказывается предпочтительным, чтобы переплетались пучок углеродных волокон и отдельное волокно. Кроме того, оказывается предпочтительным, чтобы прерывистые углеродные волокна были статистически расположены в двух измерениях в композитном материале.
В качестве термопластичного углеродного волокнистого композитного материала можно использовать длинноволокнистые гранулы, то есть гранулы, полученные на стадии регулирования вязкости расплавленного полимера, пропитывания углеродного волокна в непрерывном волокне расплавленным полимером, и затем можно осуществлять нарезку и формование в форме, используя машину для инжекционного формования.
Металл
Примеры металлов, используемых в настоящем изобретении, включают, в частности, металлы, такие как железо, нержавеющая сталь, алюминий, медь, латунь, никель и цинк. Оказывается предпочтительным, чтобы элемент, состоящий из металла, включал, главным образом, железо или алюминий. Термин «главным образом» при использовании в настоящем документе означает 90% или более высокую массовую долю. В частности, предпочтительно используют железо, в том числе сталь SS, сталь SPCC или высокопрочную сталь, нержавеющую сталь, такую как SUS304 или 316, алюминий #1000-700, а также его сплавы.
Форма металла для соединения не ограничена определенным образом, и ее можно выбирать соответствующим образом в зависимости от желательного соединительного элемента.
Слой, содержащий триазинтиоловое производное
Слой, содержащий триазинтиоловое производное, образуют на присоединяемой поверхности металла и используют для соединения. Слой, содержащий триазинтиоловое производное, не обязательно образовывать на всей присоединяемой поверхности металла, и его толщина не ограничена определенным образом при том условии, что обеспечивается адгезионная способность. Предпочтительные примеры триазинтиолового производного включают дегидратированное содержащее силанол триазинтиоловое производное, в случае которого можно ожидать химическое присоединение к металлу, а также содержащее алкоксисилан триазинтиоловое производное.
Содержащее алкоксисилан триазинтиоловое производное предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, одно производное, выбранное из группы, состоящей из соединений, которые представляют следующими общими формулами (1) и (2):
Figure 00000001
(в представленных выше общих формулах (1) и (2) R1 представляет собой любой радикал из H-, CH3-, C2H5-, CH2=CHCH2-, C4H9-, C6H5- и C6H13. R2 представляет собой любой радикал из -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2CH2CH2-, -CH2CH2SCH2CH2- и -CH2CH2NHCH2CH2CH2-. R3 представляет собой -(CH2CH2)2CHOCONHCH2CH2CH2- или -(CH2CH2)2N-CH2CH2CH2-, и в этом случае, N и R3 образуют циклическую структуру;
в представленных выше общих формулах (1) и (2) X представляет собой любой радикал из CH3-, C2H5-, n-C3H7-, i-C3H7-, n-C4H9-, i-C4H9-, t-C4H9- и C6H5-, Y представляет собой любой радикал из CH3O-, C2H5O-, n-C3H7O-, i-C3H7O-, n-C4H9O-, i-C4H9O-, t-C4H9O- и C6H5O-, n представляет собой любое число из 1, 2 и 3, и M представляет собой атом водорода или щелочного металла);
и следующая общая формула (3):
Figure 00000002
(в представленной выше общей формуле (3) R4 представляет собой любой радикал из -S-, -O-, -NHCH2C6H4O, -NHC6H4O-, -NHC6H3(Cl)O-, -NHCH2C6H3(NO2)O-, -NHC6H3(NO2)O-, -NHC6H3(CN)O-, -NHC6H2(NO2)2O-, -NHC6H3(COOCH3)O-, -NHC10H6O-, -NHC10H5(NO2)O-, -NHC10H4(NO2)2O-, -NHC6H4S-, -NHC6H3(Cl)S-, -NHCH2C6H3(NO2)S-, -NHC6H3(NO2)S-, -NHC6H3(CN)S-, -NHC6H2(NO2)2S-, -NHC6H3(COOCH3)S-, -NHC10H6S-, -NHC10H5(NO2)S- и -NHC10H4(NO2)2S-, M' представляет собой атом водорода или щелочного металла, Z представляет собой алкоксигруппу и предпочтительно алкоксигруппу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода, и представляет собой целое число от 1 до 6).
В представленных выше общих формулах (1)-(3) щелочной металл представляет собой, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, которую составляют литий, натрий, калий, рубидий и цезий.
Предпочтительный пример триазинтиолового производного, используемого в настоящем изобретении, включает, в частности, следующий мононатрийтриэтоксисилилпропиламинотриазинтиол, который представляет собой содержащее алкоксисилан триазинтиоловое производное, показывающее превосходный эффект.
Figure 00000003
Предпочтительные примеры способа образования слоя, содержащего триазинтиоловое производное, включают способ, который представляет описание международной патентной заявки WO 2009/157445. В частности, представлен пример способа, включающего погружение в раствор содержащего алкоксисилан триазинтиола, воды и этанола, извлечение из раствора, направление на термическую обработку, осуществление реакции и высушивание. Слой, содержащий триазинтиоловое производное, может содержать, помимо триазинового производного, и другие вещества, которые не препятствуют цели настоящего изобретения.
Слой соединения металла
Слой соединения металла, такого как гидроксид, карбонат, фосфат или сульфат, можно образовывать между слоем, содержащим триазинтиоловое производное, и металлом, и можно ожидать, что его образование приведет к дополнительному повышению прочности соединения, что является предпочтительным. Способ образования слоя соединения металла предпочтительно включает способ, описанный в международной патентной заявке WO 2009/157445, и включает, в частности, способ погружения в кислоту, такую как хлористоводородная кислота, серная кислота или фосфорная кислота.
Термопластичный полимерный слой
Настоящее изобретение отличается тем, что термопластичный полимерный слой наносят между термопластичным углеродным волокнистым композитным материалом и слоем, содержащим триазинтиоловое производное и нанесенным на металл, причем термопластичный полимерный слой расплавляют, и в результате этого металл присоединяется к углеродному волокнистому композитному материалу. Термопластичный полимерный слой не обязательно должен быть нанесен на всю поверхность соединения при том условии, что обеспечивается адгезионная способность. Термопластичный полимерный слой присутствует в форме пленки, форме тканого полотна, форме нетканого полотна или форме порошка, причем прилагают нагревание и давление, чтобы расплавить термопластичный полимер в такой степени, чтобы волокна термопластичного углеродного волокнистого композитного материала можно было пропитывать термопластичным полимером и в результате этого осуществлять присоединение металла к углеродному волокнистому композитному материалу.
Термопластичный полимер, составляющий термопластичный полимерный слой, предпочтительно представляет собой полимер, который является совместимым с матричным полимером термопластичного углеродного волокнистого композитного материала, и предпочтительно включает такой же полимер в качестве матричного полимера, составляющего термопластичный углеродный волокнистый композитный материал. Предпочтительнее термопластичный полимер, составляющий термопластичный полимерный слой, и термопластичный полимер, составляющий термопластичный углеродный волокнистый композитный материал, представляют собой полимеры одного типа. Предпочтительные примеры термопластичного полимера, составляющего термопластичный полимерный слой, включают такие же полимеры, которые описаны в качестве термопластичного полимера, составляющего термопластичный углеродный волокнистый композитный материал.
Термопластичный полимерный слой имеет толщину, составляющую предпочтительно от 5 мкм до 5 мм, предпочтительнее от 20 мкм до 4 мм и еще предпочтительнее от 40 мкм до 3 мм. Если толщина полимерного слоя составляет менее чем 5 мкм, количество полимера, необходимого для сварки, становится недостаточным, и в этом случае не достигается достаточная прочность. Если толщина полимерного слоя превышает 5 мм, момент силы действует на соединяемые поверхности, когда к ним приложена сдвиговая нагрузка, и общая прочность может уменьшаться. Образуя полимерный слой толщиной 5 мкм или более, можно обеспечить достаточное количество полимера для сварки, и можно предотвратить контакт углеродного волокна с металлом. В результате можно ожидать предотвращения электролитической коррозии, что является предпочтительным.
Способ сварки
В способе получения соединительного элемента согласно настоящему изобретению термопластичный полимерный слой наносят между слоем, содержащим триазинтиоловое производное на поверхности металла, и углеродным волокнистым композитным материалом, и термопластичный полимерный слой расплавляют, в результате этого металл прочно присоединяется к углеродному волокнистому композитному материалу.
Способ плавления термопластичного полимерного слоя предпочтительно представляет собой способ нагревания и сжатия. Способ нагревания предпочтительно представляет собой теплопередачу, излучение и подобное нагревание внешним нагревателем. Способ нагревания металла для соединения посредством электромагнитной индукции является предельно предпочтительным по той причине, что поверхность соединения с полимером можно нагревать непосредственно. Продолжительность нагревания металла предпочтительно должна соответствовать времени формования нагретого полимера по той причине, что тогда максимально увеличивается прочность соединения. Однако на данной стадии можно нагревать металл после формования и снова прижимать для соединения.
Температура нагревания составляет предпочтительно от температуры плавления до температуры разложения термопластичного полимера, составляющего термопластичный полимерный слой, и предпочтительнее превышает температуру плавления более чем на 15°C и является ниже температуры разложения более чем на 30°C. Условия сжатия являются такими, что к поверхности сварки прилагают давление, составляющее от 0,01 до 2 МПа, предпочтительно от 0,02 до 1,5 МПа и еще предпочтительнее от 0,05 до 1 МПа. Если давление составляет менее чем 0,01 МПа, хорошая прочность соединения может не быть достигнута, и в этом случае композитный материал отскакивает во время нагревания и не может сохранять свою форму, в результате чего уменьшается прочность материала. С другой стороны, если давление превышает 2 МПа, сжимаемая деталь разрушается, и в результате этого может оказаться затруднительным сохранение формы, или может уменьшаться прочность материала.
Термопластичный полимерный слой, нанесенный между слоем, содержащим триазинтиоловое производное, и углеродным волокнистым композитным материалом, можно изготавливать как полимерный слой, предварительно прикрепляемый к любой из соединяемых сторон. В случае образования термопластичного полимерного слоя на какой-либо из сторон термопластичный полимерный слой предпочтительно наносят посредством адгезии на сторону металлического слоя, на поверхности которого находится слой, содержащий триазинтиоловое производное. Кроме того, соединительный элемент можно изготавливать, укладывая термопластичный полимерный слой и углеродный волокнистый композитный материал на металлический слой, к которому прикреплен слой, содержащий триазинтиоловое производное, и одновременно осуществляя термокомпрессионное соединение всех слоев.
Температура стадии образования термопластичного полимерного слоя предпочтительнее превышает температуру плавления термопластичного полимера более чем на 15°C и является ниже температуры его разложения более чем на 30°C. Термопластичный полимерный слой можно наносить, используя термопластичный полимер в пленочной форме, тканой форме, нетканой форме или листовой форме и осуществляя его термокомпрессионное соединение, или можно прикреплять слой расплавленного полимера малой толщины, используя инжекционное формование.
Температура металла в контакте с расплавленным термопластичным полимером предпочтительнее превышает температуру плавления термопластичного полимера более чем на 15°C и является ниже температуры его разложения более чем на 30°C. В том случае, где температура металла является ниже нижнего из данных пределов, оказывается затруднительным прикрепление полимера к поверхности. С другой стороны, если температура превышает верхний из данных пределов, может происходить разложение полимера. Период времени сохранения данной температуры в лучшем случае должен быть минимально коротким, насколько это возможно, при том условии, что он является достаточным для прочного присоединения металла к термопластичному углеродному волокнистому композитному материалу. Прочность соединения между термопластичным полимерным слоем и металлом определяется сродством слоя, содержащего триазинтиоловое производное, к поверхности металла, и, как правило, существует проблема того, что содержащий триазинтиоловое производное слой изменяется под действием высокой температуры. По этой причине воздействие высокой температуры в течение продолжительного периода времени не является предпочтительным. В качестве одного примера, продолжительность соединения при 275°C составляет предпочтительно 10 минут или менее.
Металлическое композитное формованное изделие
В случае присоединения к металлу углеродного волокнистого композитного материала, содержащего термоотверждающийся полимер в качестве матрицы, были сделаны попытки использования связующего материала или формования в течение продолжительного периода времени в автоклаве после вставки металла в препрег. Однако в настоящем изобретении используют углеродный волокнистый композитный материал, содержащий термопластичный полимер в качестве матрицы, и, таким образом, присоединение металла можно осуществлять одновременно со стадией формования, такого как компрессионное, или непрерывно. Таким образом, настоящее изобретение включает способ получения металлического композитного формованного изделия, в котором соединяют углеродный волокнистый композитный материал и металл, отличающийся тем, что формование и соединение осуществляются одновременно в форме.
Соответственно, настоящее изобретение также относится к способу получения металлического композитного формованного изделия, в котором соединяют углеродный волокнистый композитный материал, содержащий термопластичный полимер в качестве матрицы, и металл, отличающемуся тем, что слой, содержащий триазинтиоловое производное, наносят на поверхность металла, и термопластичный полимерный слой, нанесенный между слоем, содержащим триазинтиоловое производное, и углеродным волокнистым композитным материалом, расплавляют, в результате чего одновременно или непрерывно происходит формование и соединение металла и углеродного волокнистого композитного материала. Формование и соединение при получении металлического композитного формованного изделия можно осуществлять в течение короткого времени. Таким образом, способ согласно настоящему изобретению представляет собой превосходный способ по сравнению со случаем использования традиционного углеродного волокнистого композитного материала, содержащего термоотверждающийся полимер в качестве матрицы. В способе получения металлического композитного формованного изделия согласно настоящему изобретению термин «непрерывное осуществление формования и соединения металла и углеродного волокнистого композитного материала» включает не только вариант осуществления, в котором формование осуществляют непрерывно после присоединения металла к углеродному волокнистому композитному материалу, но также и вариант осуществления, в котором после формования углеродного волокнистого композитного материала и придания ему желательной формы непрерывно осуществляют присоединение металла.
Соединительный элемент
Получен соединительный элемент, включающий углеродный волокнистый композитный материал и металл в прочном соединении друг с другом. Прочность соединения соединительного элемента составляет 5 МПа или более. Прочность соединения можно оценивать путем испытания на растяжение, и верхний предел прочности соединения практически составляет приблизительно 50 МПа. Соединительный элемент и металлическое композитное формованное изделие, полученные в настоящем изобретении, являются подходящими для использования в качестве конструкционного элемента, для которого требуется прочность. Пример такого конструкционного элемента включает составляющую деталь транспортного средства, такого как автомобиль. Число соединенных частей соединительного элемента не является ограниченным, и его можно необязательно выбирать в зависимости от соединения с одной накладкой или двумя накладками, а также в зависимости от окружающей среды соединения. В случае двойной накладки площадь соединения увеличивается в два раза, и, таким образом, прочность соединения также увеличивается в два раза.
ПРИМЕРЫ
Далее настоящее изобретение описано на основании конкретных примеров, но настоящее изобретение не ограничено данными примерами.
Использовали следующие условия измерения физических свойств и оценки в каждом примере и сравнительном примере.
1) Прочность соединения
Изготавливали пять соединительных элементов, которые описаны в каждом из примеров, и значение прочности на растяжение, полученное в ходе проведения испытания на растяжение при скорости 1 мм/мин с помощью универсального прибора INSTRON 5587, определяли как прочность соединения соединительного элемента.
Базисный пример 1
Получение углеродного волокнистого композитного материала из непрерывного волокна с чередующейся укладкой материалов, ориентированных под углами 0° и 90°
Непрерывные углеродные волокна TENAX STS40-24KS (диаметр волокна: 7 мкм, прочность на растяжение: 4000 МПа, производитель: Toho Tenax Co., Ltd.) укладывали в 64 слоя, чередуя волокна с ориентацией под углами 0° и 90° и одновременно укладывая пленки из нейлона 6 UNITIKA EMBLEM ON толщиной 25 (углеродное волокно: 64 слоя, нейлон: 65 слоев), и полученную сборку подвергали термокомпрессионному воздействию при температуре 260°C и давлении 2 МПа в течение 20 минут. Таким образом, изготавливали углеродный волокнистый композитный материал симметричной укладкой чередующихся волокон, ориентированных под углами 0° и 90°, в котором объемная доля углеродных волокон составляла 47% (массовая доля углеродных волокон составляла 57%), и толщина составляла 2 мм.
Базисный пример 2
Получение плоской плиты углеродного волокнистого композитного материала, представляющего собой статистический материал
Углеродные волокна TENAX STS40 (средний диаметр волокна: 7 мкм, производитель: Toho Tenax Co, Ltd.) нарезали, получая среднюю длину волокна 16 мм, и статистически укладывали, получая лист из волокон, имеющий среднюю плотность 540 г/м2, и вкладывали между 10 листами UNITIKA KE 435-POG (нейлон 6). Полученную сборку подвергали термокомпрессионному воздействию при температуре 260°C и давлении 2,5 МПа, получая плоскую плиту углеродного волокнистого композитного материала, в котором объемная доля углеродных волокон составляла 35% (массовая доля углеродных волокон составляла 45%), и толщина составляла 2 мм.
Обработка поверхности металла
Металлический лист, имеющий длину 100 мм, ширину 25 мм и толщину 1,6 мм, обезжиривали водным раствором гидроксида натрия, имеющего концентрацию 15,0 г/л, при температуре 60°C в течение 60 секунд. Металлический лист затем промывали водой в течение 60 секунд и сушили в печи при 80°C в течение 30 минут. Металлический лист выдерживали в водном растворе фосфорной кислоты (фосфорная кислота составляла 90% или более неводных компонентов), имеющем концентрацию от 30 до 50 г/л, в течение 300 секунд и затем промывали горячей водой (60°C) в течение 60 секунд и промывали водой в течение 60 секунд, получая покровную пленку из соединения металла, содержащего фосфат и гидроксид металла в качестве основных компонентов, на поверхности металлического листа. Металлический лист, содержащий покровную пленку из соединения металла, выдерживали в смеси этанола и воды, имеющей объемное соотношение 95/5 и содержащей мононатрийтриэтоксисилилпропиламинотриазинтиол в концентрации 0,7 г/л, при комнатной температуре в течение 30 минут. Металлический лист подвергали термической обработке в печи при 160°C в течение 10 минут. Металлический лист выдерживали в ацетоновом растворе, содержащем N,N'-м-фенилендималеимид в концентрации 1,0 г/л и дикумилпероксид в концентрации 2 г/л при комнатной температуре в течение 10 минут, и подвергали термической обработке в печи при 150°C в течение 10 минут. Этанольный раствор дикумилпероксида в концентрации 2 г/л распыляли на всю поверхность металлического листа при комнатной температуре, и лист сушили на воздухе, получая слой триазинтиолового производного, покрывающий всю поверхность металлического листа.
Пример 1
Описанную выше обработку поверхности металла осуществляли на обеих поверхностях листа SPCC (холоднокатаный лист из углеродистой стали) длиной 100 мм, шириной 25 мм и толщиной 1,6 мм, и на обе эти поверхности наносили пленки нейлона 6 UNITIKA EMBLEM ON (толщина: 25 мкм, температура плавления: 225°C). Лист SPCC нагревали до 250°C, используя электромагнитное индукционное нагревание, и затем немедленно охлаждали до температуры окружающей среды. Нейлоновые пленки плавились и прочно прикреплялись, а затем затвердевали, образуя слой нейлона 6 на поверхности листа SPCC. Углеродный волокнистый композитный материал, полученный в базисном примере 2, нарезали длиной 100 мм и шириной 25 мм, укладывали на лист SPCC, содержащий нейлоновый слой, получая одну накладку размерами 25 мм × 25 мм, и подвергали термокомпрессионному воздействию при температуре 250°C и давлении 0,2 МПа в течение 5 минут, используя форму, чтобы получить соединительный элемент между термопластичным углеродным волокнистым композитным материалом и листом SPCC. Изготавливали пять соединительных элементов, которые подвергали испытанию на растяжение при скорости 1 мм/мин, используя универсальный прибор INSTRON 5587. В результате среднее значение прочности соединения составляло 12 МПа.
Пример 2
Описанную выше обработку поверхности металла осуществляли на обеих поверхностях листа из высокопрочной стали категории 590 МПа, имеющего длину 100 мм, ширину 25 мм и толщину 1,6 мм, и на обе эти поверхности наносили пленки нейлона 6 UNITIKA EMBLEM ON толщиной 25 мкм. Высокопрочную сталь нагревали до 250°C, используя электромагнитное индукционное нагревание, и затем немедленно охлаждали до температуры окружающей среды. Нейлоновые пленки плавились и прочно прикреплялись, а затем затвердевали, образуя слой нейлона 6 на поверхности листа из высокопрочной стали. Плоский лист, включающий статистический материал, полученный в базисном примере 2, нарезали длиной 100 мм и шириной 25 мм, укладывали на высокопрочную сталь, содержащую нейлоновый слой, получая одну накладку размерами 25 мм × 25 мм; термопластичный углеродный волокнистый композитный материал нагревали при 250°C, и высокопрочную сталь нагревали до 140°C, после чего осуществляли термокомпрессионное воздействие при давлении 0,2 МПа в течение 1 минуты, используя форму. Затем высокопрочную сталь в покрытом материале нагревали до 250°C, используя электромагнитное индукционное нагревание, и осуществляли термокомпрессионное воздействие при давлении 0,2 МПа в течение 1 минуты, чтобы получить соединительный элемент между термопластичным углеродным волокнистым композитным материалом и высокопрочной сталью. Изготавливали пять соединительных элементов, которые подвергали испытанию на растяжение при скорости 1 мм/мин, используя универсальный прибор INSTRON 5587. В результате среднее значение прочности соединения составляло 17 МПа.
Пример 3
Две пленки из нейлона 6 UNITIKA EMBLEM ON толщиной 25 мкм наносили на обе поверхности листа SPCC, имеющего длину 100 мм, ширину 25 мм и толщину 1,6 мм, которые предварительно подвергали обработке поверхности металла, используя такие же стадии, как в примере 1. Углеродный волокнистый композитный материал, полученный в базисном примере 1, нарезали длиной 100 мм и шириной 25 мм, нагревали до 250°C, укладывали на лист SPCC, содержащий слой нейлона 6, получая одну накладку размерами 25 мм × 25 мм, и подвергали термокомпрессионному воздействию вместе с листом SPCC, предварительно нагретым до 250°C с использованием электромагнитного индукционного нагревания, при давлении 0,2 МПа в течение 5 минут, используя форму, чтобы получить соединительный элемент между термопластичным углеродным волокнистым композитным материалом и листом SPCC. Изготавливали пять соединительных элементов, которые подвергали испытанию на растяжение при скорости 1 мм/мин, используя универсальный прибор INSTRON 5587. В результате среднее значение прочности соединения составляло 7,4 МПа.
Пример 4
Слой нейлона 6 наносили на поверхность алюминиевого листа таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что вместо листа SPCC использовали лист из алюминия 5052, имеющий толщину 1 мм. Плоский лист, включающий статистический материал, полученный в базисном примере 2 нарезали длиной 100 мм и шириной 25 мм и укладывали на алюминиевый лист, содержащий нейлоновый слой, получая одну накладку размерами 25 мм × 25 мм, после чего осуществляли термокомпрессионное воздействие при температуре 250°C и давлении 0,2 МПа в течение 5 минут, используя форму, и в результате этого получали соединительный элемент между термопластичным углеродным волокнистым композитным материал и листом из алюминия 5052. Изготавливали пять соединительных элементов, которые подвергали испытанию на растяжение при скорости 1 мм/мин, используя универсальный прибор INSTRON 5587. В результате часть алюминиевого листа оказалась разрушенной. После вычисления на основании прочности на разрыв алюминиевого листа оказалось, что прочность соединения составляла 7,1 МПа или более.
Сравнительный пример 1
Осуществляли такую же операцию, как в примере 1, за исключением того, что слой нейлона 6 не наносили на лист SPCC, имеющий длину 100 мм, ширину 25 мм и толщину 1,6, который предварительно подвергали обработке поверхности металла, и вместо углеродного волокнистого композитного материала, полученного в базисном примере 2, использовали кусок нейлона 6, имеющий такие же размеры. Однако в результате попытки измерения прочности соединения полученного соединительного элемента кусок нейлона 6 разрушился.
Пример 5
Углеродный волокнистый композитный материал, полученный в базисном примере 1, нагревали до температуры 250°C и сжимали при давлении 20 МПа, используя форму, нагретую до 140°C, чтобы получить имеющее приблизительно U-образную форму формованное изделие длиной 1200 мм, шириной 150 мм и высотой 50 мм, как представлено на фиг.2. Пять отверстий, имеющих диаметр 10 мм, изготавливали в данном формованном изделии, как представлено на фиг.2. По одному листу SPCC, содержащему в центре отверстие диаметром 10 мм и имеющему диаметр 100 мм и толщину 1,6 мм, который предварительно подвергали обработке поверхности металла, используя такие же стадии, как в примере 1, помещали на каждое из пяти отверстий через две пленки из нейлона 6 UNITILA EMBLEM ON толщиной 25 мкм, имеющие такой же размер. Полученную в результате сборку нагревали до 250°C, используя электромагнитное индукционное нагревание, и лист SPCC подвергали сжатию до достижения температуры, составляющей приблизительно 100°C, используя силу 20 кгс (196 Н), и в результате этого осуществляли присоединение к формованному изделию. Таким образом, получали металлическое композитное формованное изделие. Металлическое композитное формованное изделие можно использовать в качестве детали направляющей сидений, и его форма представлена на фиг.3.
Промышленная применимость
Соединительный элемент согласно настоящему изобретению обеспечивает превосходную прочность соединения, и можно использовать в разнообразных приложениях, таких как детали, составляющие транспортное средство, такое как автомобиль.

Claims (11)

1. Способ получения соединительного элемента между углеродным волокнистым композитным материалом, содержащим термопластичный полимер в качестве матрицы, и металлом, где способ включает:
образование слоя, содержащего триазинтиоловое производное, на поверхности металла;
нанесение термопластичного полимерного слоя между слоем, содержащим триазинтиоловое производное, и углеродным волокнистым композитным материалом и
плавление термопластичного полимерного слоя для присоединения металла к углеродному волокнистому композитному материалу.
2. Способ получения соединительного элемента по п.1, в котором металл нагревают для соединения посредством электромагнитной индукции.
3. Способ получения соединительного элемента по п.1, в котором термопластичный полимерный слой имеет толщину, составляющую от 5 мкм до 5 мм.
4. Способ получения соединительного элемента по п.1, в котором элемент, составляющий металл, включает, главным образом, железо или алюминий.
5. Способ получения соединительного элемента по п.1, в котором количество термопластичного полимера, присутствующего в углеродном волокнистом композитном материале, составляет от 50 до 1000 масс.ч. на 100 масс.ч. углеродного волокна.
6. Способ получения соединительного элемента по п.1, в котором при нанесении термопластичного полимерного слоя между слоем, содержащим триазинтиоловое производное, и углеродным волокнистым композитным материалом термопластичный полимер наносят на слой, содержащий триазинтиоловое производное, образующееся на поверхности металла.
7. Способ получения соединительного элемента по п.1, в котором термопластичный полимер, составляющий углеродный волокнистый композитный материал, представляет собой по меньшей мере один полимер, выбранный из группы, состоящей из полиамида, полипропилена, поликарбоната и полифениленсульфида.
8. Способ получения соединительного элемента по п.1, в котором термопластичный полимер, составляющий термопластичный полимерный слой, и термопластичный полимер, составляющий углеродный волокнистый композитный материал, представляют собой полимеры одинакового типа.
9. Соединительный элемент, включающий термопластичный углеродный волокнистый композитный материал и металл, которые соединяются при прочности соединения, составляющей 5 МПа или более, и получаемый способом получения по любому из пп.1-8.
10. Соединительный элемент, включающий: слой углеродного волокнистого композитного материала, слой термопластичного полимера, слой, содержащий триазинтиоловое производное и металл, в котором углеродный волокнистый композитный материал, содержащий термопластичный полимер в качестве матрицы, и углеродный волокнистый композитный материал и металл соединяют расплавленным термопластичным полимерным слоем при прочности соединения, составляющей 5 МПа или более.
11. Способ получения металлического композитного формованного изделия, включающего углеродный волокнистый композитный материал, содержащий термопластичный полимер в качестве матрицы, и металл, которые соединяются, где способ включает:
образование слоя, содержащего триазинтиоловое производное, на поверхности металла,
нанесение термопластичного полимерного слоя между слоем, содержащим триазинтиоловое производное, и углеродным волокнистым композитным материалом и
плавление термопластичного слоя, чтобы создавать соединение между металлом и углеродным волокнистым композитным материалом, и одновременное или непрерывное формование металлического композитного формованного изделия с приданием ему заданной формы.
RU2013129816/05A 2010-11-30 2011-11-25 Способ получения соединительного элемента для углеродного волокнистого композитного материала RU2560372C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010266544 2010-11-30
JP2010-266544 2010-11-30
PCT/JP2011/077886 WO2012074083A1 (ja) 2010-11-30 2011-11-25 炭素繊維複合材料の接合部材の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013129816A RU2013129816A (ru) 2015-01-10
RU2560372C2 true RU2560372C2 (ru) 2015-08-20

Family

ID=46172005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013129816/05A RU2560372C2 (ru) 2010-11-30 2011-11-25 Способ получения соединительного элемента для углеродного волокнистого композитного материала

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP2647490A4 (ru)
JP (1) JP5648069B2 (ru)
KR (1) KR20130133195A (ru)
CN (1) CN103298601A (ru)
BR (1) BR112013013031A2 (ru)
CA (1) CA2818928A1 (ru)
MX (1) MX2013005528A (ru)
RU (1) RU2560372C2 (ru)
WO (1) WO2012074083A1 (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140141583A (ko) 2012-03-29 2014-12-10 데이진 가부시키가이샤 접합 부재의 제조 방법 및 접합 부재
JP5687801B2 (ja) * 2012-04-09 2015-03-25 帝人株式会社 接合部材の製造方法、及び接合部材
KR20150035768A (ko) 2012-07-06 2015-04-07 데이진 가부시키가이샤 섬유 강화 복합재료-금속부재 접합체의 제조 방법, 및 그것에 사용하는 섬유 강화 복합재료
CN104937013B (zh) 2012-11-19 2019-02-22 奥胡斯大学 聚合物和表面修饰的固体部件的连接
CN203792726U (zh) 2013-11-22 2014-08-27 全耐塑料公司 预浸料制成的半成品及三维预成型体和包塑成型件
CN109080735B (zh) 2014-05-16 2022-05-03 迪根特技术公司 用于载具底盘的模块化成形节点及其使用方法
US10960929B2 (en) 2014-07-02 2021-03-30 Divergent Technologies, Inc. Systems and methods for vehicle subassembly and fabrication
JP6820843B2 (ja) 2014-07-02 2021-01-27 ダイバージェント テクノロジーズ， インコーポレイテッドＤｉｖｅｒｇｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ． 継手部材を製造するためのシステム及び方法
JP6280834B2 (ja) * 2014-08-07 2018-02-14 本田技研工業株式会社 異種材接合体及びその製造方法
KR102299731B1 (ko) * 2014-12-24 2021-09-09 주식회사 성우하이텍 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법
KR102299733B1 (ko) * 2014-12-24 2021-09-09 주식회사 성우하이텍 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법
KR102300341B1 (ko) * 2014-12-24 2021-09-09 주식회사 성우하이텍 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법
KR102299732B1 (ko) * 2014-12-24 2021-09-09 주식회사 성우하이텍 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법
US9944055B2 (en) * 2015-06-26 2018-04-17 Sunpower Corporation Thermo-compression bonding tool with high temperature elastic element
JP6519365B2 (ja) * 2015-07-07 2019-05-29 富士通株式会社 接合体、接合体の製造方法、冷却システム、及び情報処理装置
JP6402705B2 (ja) * 2015-11-27 2018-10-10 トヨタ自動車株式会社 接合体の製造方法
US9964131B1 (en) * 2017-04-28 2018-05-08 The Boeing Company Methods and apparatuses for providing corrosion protection to joined surfaces
CN107552360A (zh) * 2017-07-07 2018-01-09 江苏欧钛克复合材料技术有限公司 一种提高树脂基复合材料表面喷涂涂层结合强度的方法
EP3778209A4 (en) * 2018-04-03 2022-01-05 Nippon Steel Corporation METAL CARBON FIBER REINFORCED RESIN COMPOSITE AND A METAL CARBON FIBER REINFORCED RESIN COMPOSITE PRODUCTION METHOD
CN109968680B (zh) * 2019-04-12 2023-09-08 吉林大学 一种基于脉冲电流的碳纤维复合材料与铝合金无铆钉铆接装置及方法
JP7469147B2 (ja) 2020-06-09 2024-04-16 旭化成株式会社 複合体及びその製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019157A (ja) * 2005-07-06 2007-01-25 Fujitsu Ltd 配線基板及びその製造方法
JP2007062118A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Techno Polymer Co Ltd 複合体の製造方法
WO2009157445A1 (ja) * 2008-06-24 2009-12-30 株式会社新技術研究所 鉄合金物品、鉄合金部材およびその製造方法
JP2010076437A (ja) * 2008-08-29 2010-04-08 Toray Ind Inc 熱可塑性樹脂組成物からなる成形体と金属の複合体の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0551671A (ja) 1991-08-21 1993-03-02 Nikko Kyodo Co Ltd 曲げ性及び応力緩和特性に優る電子機器用高力高導電性銅合金
JP3967104B2 (ja) 2001-07-25 2007-08-29 大成プラス株式会社 金属と樹脂の複合体とその製造方法
JP2006239961A (ja) * 2005-03-01 2006-09-14 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc 金属樹脂複合体および、その製造方法
JP2006297927A (ja) * 2005-03-25 2006-11-02 Toray Ind Inc 自動車用構造体
EP2221398B1 (en) * 2007-12-14 2016-10-19 Toadenka Corporation Resin-metal bonded body and method for producing the same
US20090324975A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-31 E. I. Du Pont De Nemours And Company Metal-resin composite member and manufacturng method therefo

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019157A (ja) * 2005-07-06 2007-01-25 Fujitsu Ltd 配線基板及びその製造方法
JP2007062118A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Techno Polymer Co Ltd 複合体の製造方法
WO2009157445A1 (ja) * 2008-06-24 2009-12-30 株式会社新技術研究所 鉄合金物品、鉄合金部材およびその製造方法
JP2010076437A (ja) * 2008-08-29 2010-04-08 Toray Ind Inc 熱可塑性樹脂組成物からなる成形体と金属の複合体の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИСЕЛЕВ Б.А., Стеклопластики, ГН-ТИХЛ, Москва, 1961, 224-228 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130133195A (ko) 2013-12-06
EP2647490A1 (en) 2013-10-09
EP2647490A4 (en) 2016-04-27
MX2013005528A (es) 2013-07-05
CA2818928A1 (en) 2012-06-07
JP5648069B2 (ja) 2015-01-07
BR112013013031A2 (pt) 2016-08-09
CN103298601A (zh) 2013-09-11
JPWO2012074083A1 (ja) 2014-05-19
WO2012074083A1 (ja) 2012-06-07
RU2013129816A (ru) 2015-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2560372C2 (ru) Способ получения соединительного элемента для углеродного волокнистого композитного материала
US9527230B2 (en) Method for manufacturing joint member and joint member
EP2837491B1 (en) Method for producing bonded member, and bonded member
US20130272780A1 (en) Joint Member and Method for Producing the Same, and Method for Producing Metal Composite Molded Product
KR960005298B1 (ko) 복합성형품 및 그 제조방법
JP2016510270A (ja) 繊維複合材料−ハイブリッド構造部材
JP2013244726A (ja) 熱可塑性複合材料と金属部材との接合体の製造方法
US10105898B2 (en) Resin joined body, manufacturing method of resin joined body, and vehicle structure
EP2871039A1 (en) Method for producing fiber-reinforced composite material-metal member bonded body, and fiber-reinforced composite material used in same
JP2013244725A (ja) 熱可塑性複合材料−金属部材接合体の製造方法
JP4563285B2 (ja) 摩擦材の接着方法
JP6179542B2 (ja) 樹脂接合体、樹脂接合体の製造方法及び車両用構造体
KR20230012615A (ko) 폴리머 폼 적층체 구조물
JP2013240956A (ja) 炭素繊維複合材料の接合部材の製造方法
FR2805200A1 (fr) Tole composite stratifiee emboutissable et resistante a la chaleur
JP2012158142A (ja) 熱可塑性樹脂をマトリックスとした炭素繊維強化複合材料の接合部材の製造方法
JP2013244724A (ja) 熱可塑性複合材料−金属部材接合体の製造方法
JPH09201907A (ja) 金属複合繊維補強樹脂積層体

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171126