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2017 年度 実績報告書

表面微細構造を利用した金属・樹脂直接接合の接合力発現メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K17946
研究機関東京大学

研究代表者

木村 文信  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (10739311)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード金属・樹脂直接接合 / 射出成形 / 表面微細構造
研究実績の概要

表面に微細構造が形成された金属材を用いてインサート成形することで,成形樹脂と金属材が強固に接合される.本接合技術には,その接合メカニズムが明らかにされていないため,十分な信頼性が得られていないという課題が存在する.本研究では,多様な条件下で形成された接合サンプルの様々な特性を比較することで,接合を発現させる要素の解明を目指した.
表面微細構造の形成方法として,初年度から利用してきた薬品処理やブラスト処理に加えて,本年度では陽極酸化処理,電解液ジェット加工,レーザー加工を用いてより多様な構造を形成する手法を検討した.それぞれの加工方法で,加工条件を変化させることで表面微細構造の形状制御ができることを示した.得られた表面微細構造の評価には,従来用いてきた電子顕微鏡や触針式表面形状測定機(粗さ計)に加えて,原子間力顕微鏡を利用し,これらの測定手法を組み合わせることで,ナノからマイクロスケールの幅広いレンジで形状を定量的に評価した.これにより,異なるスケールの構造の組み合わせが接合特性(強度)に影響を与える様子を確認できた.
インサート成形(射出成形)の条件が接合特性に与える影響については,初年度より調査を続けてきたが,本年度は各成形条件の値をより広範囲に変化させて調査を行った.その結果から,成形中に金型内で溶融樹脂がどのように接合を形成していくかのモデルを提案することができた.
接合特性の評価手法としては,初年度から継続していた引張せん断強度試験に加えて,接合面法線方向に負荷を与える引張試験や,線での接合強度を評価するはく離試験などを検討した.加工条件(主に射出成形条件)を変化させたときに,法線方向の接合強度はせん断強度ほど影響を受けないことなどを明らかにした.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うちオープンアクセス 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 陽極酸化処理によるナノ構造を利用した金属-樹脂直接接合2017

    • 著者名/発表者名
      門屋 祥太郎、木村 文信、梶原 優介
    • 雑誌名

      生産研究

      巻: 69 ページ: 419~422

    • DOI

      https://doi.org/10.11188/seisankenkyu.69.419

    • オープンアクセス
  • [学会発表] 金属・樹脂の成形接合における流動形状が繊維配向および接合強度に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      木村文信,門屋祥太郎,呂笑顔,梶原優介
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] 電解液ジェット加工援用型成形接合における加工レートの調整法とその影響2018

    • 著者名/発表者名
      木村文信,呂笑顔,趙永華,国枝正典,梶原優介
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] 金型真空吸引による型内直接接合の接合強度変化の検証2018

    • 著者名/発表者名
      門屋祥太郎,木村文信,梶原優介
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] ブラストを利用した金属・樹脂直接接合における成形条件と接合強度の関係2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木豪太,山口英二,木村文信,梶原優介
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] Surface Structure Analysis for Injection Molded Direct Joining using Abrasive Blasting2017

    • 著者名/発表者名
      Fuminobu Kimura,Yuta Tamura,Eiji Yamaguchi,Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      The 33rd international conference of Polymer Processing Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Laser-structured Metal Surface on Strength of Metal-Polymer Direct Joining2017

    • 著者名/発表者名
      Kakeru Enami,Fuminobu Kimura,Keisuke Yokoyama,Takeshi Murakami,Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      The 33rd international conference of Polymer Processing Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal-polymer direct joining using nano structures on metal surface: effect of surface structure size on polymer replication2017

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Kadoya,Fuminobu Kimura,Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      The 33rd international conference of Polymer Processing Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal-polymer Injection Molded Direct Joining Using Electrolyte Jet Machining2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaoyan Lyu,Fuminobu Kimura,Yonghua Zhao,Masanori Kunieda,Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      The 7th International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology
    • 国際学会
  • [学会発表] 金属-樹脂直接接合における金型真空吸引効果の基礎的検証2017

    • 著者名/発表者名
      門屋祥太郎,木村文信,梶原優介
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第25回秋季大会
  • [学会発表] ブラスト利用型金属/樹脂直接接合における表面性状と接合強度の関係2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木豪太,山口英二,木村文信,梶原優介
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第25回秋季大会
  • [学会発表] 金属表面構造が金属樹脂直接接合に及ぼす影響の有限要素解析2017

    • 著者名/発表者名
      江波翔,木村文信,横山景介,村上豪,梶原優介
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第25回秋季大会
  • [学会発表] Current density dependence on joining strength in EJM based metal-polymer direct joining2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaoyan Lyu,Fuminobu Kimura,Yonghua Zhao,Masanori Kunieda,Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [学会発表] 金属-樹脂間の接合強度に対する表面構造サイズの影響の基礎的評価2017

    • 著者名/発表者名
      門屋祥太郎,木村文信,梶原優介
    • 学会等名
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [学会発表] 接合に寄与するブラスト成形接合の工程:型内圧力制御による調査2017

    • 著者名/発表者名
      木村文信,鈴木豪太,山口英二,梶原優介
    • 学会等名
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [学会発表] Metal-polymer Injection Molded Direct Joining Using Electrolyte Jet Machining2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaoyan Lyu,Fuminobu Kimura,Yonghua Zhao,Masanori Kunieda,Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第28回年次大会
  • [学会発表] レーザ加工された表面凹凸構造が金属と樹脂の接合強度に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      江波翔,木村文信,横山景介,村上豪,梶原優介
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第28回年次大会
  • [学会発表] 表面微細構造を利用した金属・樹脂直接接合2017

    • 著者名/発表者名
      梶原優介,木村文信,門屋祥太郎
    • 学会等名
      第119回マイクロ接合研究委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] 成形接合:表面処理とインサート成形を利用した金属・樹脂直接接合2017

    • 著者名/発表者名
      木村文信,門屋祥太郎,梶原優介
    • 学会等名
      第19回 電子デバイス実装研究委員会
    • 招待講演
  • [産業財産権] 接合体の製造方法2017

    • 発明者名
      江波翔,梶原優介,木村文信
    • 権利者名
      東京大学,生産技術研究奨励会
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-169506

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公開日: 2018-12-17  

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