2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of ultrasonic polymer/metal bonding technology based on basic knowledge of polymer bonding
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21K04673
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
宮田 剣 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (60333994)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西辻 祥太郎 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (00564858)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 高分子 / 金属 / 超音波接合 / 接合技術 / 界面 / サーモグラフィ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的である高融点・高ガラス転移点の高分子材料及び高分子/金属材料の相互接合技術の確立とメカニズムの解明に向け以下のことを明らかにした。
超音波による高融点・高ガラス転材移点の材料の相互接合について研究を行った。本年度は本研究の最終目的である高分子/金属材料の相互接合に重点を置いた。高分子/金属材料の相互接合では特に高分子材料の種類よる依存性が大きいことがわかった。最重要な項目とし、接合加工を行う常温でガラス状態であることが必要である。具体的には、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタラートを中心に共重合体であるABS等がその候補となった。それらの接合性の評価を行った。金属についてはアルミニウムを用いた。
超音波接合によるこれらの高分子とアルミニウムの接合試験の結果、ポリ乳酸が最も高い接合強度を示した。適度に高い弾性率と低い溶融粘度のためであると考えられる。接合特性には弾性率及び溶融粘度等の物性等が関係していることが考察された。X線散乱や透過型電子顕微鏡観察による最適な接合条件制御技術に関する検討を行った。接合に寄与する接着層の厚さ評価を行った。また今年度はマイクロX線CTによる接合面の密着性の観察を行い、ボイドの存在についても観察を行い、接合強度と微細構造には強い相関関係があることが明らかとなった。
しかし、超音波溶着による高分子の発熱のメカニズムについては未だ不明確な部分も多く残されており、今後も研究を継続することによりより詳しい知見を得られるものと考えている。
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