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強力超音波音場内に形成された反応場における異種高分子材料界面の接合機構

研究課題

研究課題/領域番号 12650721
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関拓殖大学

研究代表者

森 きよみ (2001)  拓殖大学, 工学部, 講師 (10198153)

渡辺 裕二 (2000)  拓殖大学, 工学部, 助教授 (30201239)

研究分担者 仙北谷 英貴  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70313343)
栗山 卓  山形大学, 工学部, 助教授 (10186520)
足立 和成  山形大学, 工学部, 助教授 (00212514)
渡辺 裕二  拓殖大学, 工学部, 助教授 (30201239)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2001年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2000年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
キーワード超音波 / 超音波溶接 / 接合 / 溶着 / プラスチック / 摩擦 / 振動 / 表面分析 / 溶接 / テフロン
研究概要

1.振動系の設計・製作
溶融型プラスチック材料に対しては縦振動型溶接機を基本とし、非溶融型プラスチック材料に対しては横振動型溶接機を設計・製作した。平行して振動子の最適設計基準としてボルト締めランジバン型振動子のボルトに関してシミュレーションを行ない、細目ネジによる組立が有効であることを明らかにした。
2.各種プラスチックの接合機構の検討
超音波接合過程を発熱機構と接合機構の2段階に分けて検討した。発熱機構においてはそのモデルを横振動型溶接法とした。その結果、現在利用されている周波数帯域では摩擦発熱が優勢であること、界面の摩擦係数が小さいほど発熱量が大きいこと、さらには材料の第1次共振点より高い周波数では粘性発熱が支配的になることを見出した。接合機構に関しては、接合試料に対して接合強度の測定、接合部の分子構造(成分分析)の測定、電子顕微鏡による機械的構造の観察を行ない、検討した。比較のため母材に対しても同様の実験を行った。X線光電子分析の結果、超音波振動による変質は見られなかった。電子顕微鏡による観察から、溶融型材料においては接合界面における溶融状態および溶融材料の層状もしくは粒状の相互侵入状態が確認できた。非溶融材料については剪断型(PTFE)と炭化型(PI)のそれぞれにおいて、繊維状組織による機械的接合、層状組織による機械的接合状態が確認できた。以上のことから接合モデルとして、(1)接合界面における:分子結合の生成(2)接合界面における分子同士の機械的結合(3)アンカー効果による接合(この場合は材料が溶融型、剪断型、炭化型のいずれに属するかにより機械的構造が異なる)(4)分子固有の性質により接合できない、という4種に分類できることが分かった。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] 渡辺一実, 足立和成, 村川英一: "振り振動型超音波プラスチック接合の発熱機構"プラスチック成形加工学会誌「成形加工」. 12・10. 655-661 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 畠山友宏, 渡辺裕二: "19kHz振動系によるテフロン/ポリエチレン及びテフロン/ポリプロピレンの超音波接合"電子情報通信学会信学技報. US2000-16. 1-6 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 畠山友宏, 渡辺裕二: "19kHz振動系を用いたポリイミドと銅の超音波接合における接合条件の検討"電子情報通信学会信学技報. US2000-71. 27-32 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 亀橋健一, 足立和成: "ねじれ振動超音波プラスチック接合における接合条件に関する研究"日本音響学会講演論文集(秋季). 871-872 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 長谷川浩史, 足立和成: "強力超音波用ボルト締めランジュバン型振動子の最適設計に関する研究[2]-実験的検討-"日本音響学会講演論文集(秋季). 877-878 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 渡辺裕二, 畠山友宏: "溶着が困難なプラスチック材料の超音波接合"成形加工'00(プラスチック成形加工学会年次大会論文集). 213-214 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumi Watanabe: "Heat Generation Mechanism in Ultrasonic Welding by a Torsional Vibrator"Seikei-Kakou. Vol.12, No.10. 655-661 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomohiro Hatkeyama,: "Ultrasonic joining of PTFE/PE and PTFE/PP using a lateral face of rod vibrating longitudinally at 19kHz"Technical Report of The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, US2000-16. 1-6 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomohiro Hatkeyama,: "Ultrasonic joining of polymidi sheet and copper plate using a lateral face of rod vibrating longitudinally at 19kHz"Technical Report of The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, US2000-16. 27-32 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kenichi Kamehashi: "Study on conditions optimum for ultrasonic plastic joining using torsional vibrations"Proceeding of autumn meeting of axoustical society of Japan. 871-872 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroshi Hasegawa: "Study on optimum design of bolt -clamped Langevin-type transducers for high power ultrasonics[2]"Proceeding of autumn meeting of axoustical society of Japan. 877-878 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yuji Watanabe: "Ultrasonic Joining of Nonadhesive and Nonfusible Plastic"Proceeding of autumn meeting of axoustical society of Polymer processing. 213-214 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 渡辺裕二, 仙北谷英貴, 森きよみ: "超音波プラスチック接合における接合界面の表面分析"第23回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム. (発表予定).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 渡辺一実,足立和成,村川英一: "捩り振動型超音波プラスチック接合の発熱機構"プラスチック成形加工学会誌「成形加工」. 12・10. 655-661 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 畠山友宏,渡辺裕二: "19kHz振動系によるテフロン/ポリエチレン及びテフロン/ポリプロピレンの超音波接合"電子情報通信学会 信学技報. US2000-16. 1-6 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 畠山友宏,渡辺裕二: "19kHz振動系を用いたポリイミドと銅の超音波接合における接合条件の検討"電子情報通信学会 信学技報. US2000-11. 27-32 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 亀橋健一,足立和成: "ねじれ振動超音波プラスチック接合における接合条件に関する研究"日本音響学会講演論文集(秋季). 871-872 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 長谷川浩史,足立和成: "強力超音波用ボルト締めランジュバン型振動子の最適設計に関する研究[2]-実験的検討-"日本音響学会講演論文集(秋季). 877-878 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 渡辺裕二,畠山友宏: "溶着が困難なプラスチック材料の超音波接合"成形加'00(プラスチック成形加工学会年次大会論文集). 213-214 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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