| 研究課題/領域番号 |
12650721
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 拓殖大学 |
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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)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 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)
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| 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 |
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| 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。
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