金属と樹脂の射出成形による接合技術

金属と樹脂の射出成形による接合技術
三和化成工業株式会社
秋田三和化成株式会社
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技術紹介
1．金属と樹脂を接合させるインサート成形
●ニーズ　・金属の代替
・軽量化
・絶縁体
・樹脂の放熱効果up
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技術紹介
1．金属と樹脂を接合させるインサート成形
金属表面処理
金型構造
成形条件
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樹脂　一般材
技術紹介
1．アルミニウムと樹脂を接合させるインサート成形
SEM　観察結果
約28μm=0.2mm
テストピース樹脂と金属の断面写真
アルミニウムに表面処理を施すことにより微細な凹凸を形成し接合強度を上げている
また接合面に隙間を形成していないため　気密性が高い。
接合には溶剤等の塗布を行なっていないので　作業性もよくコストも抑えられている。
製法特許出願中　[金属樹脂複合体の製造方法]特願2012-288411
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実験
2-1．テストピース形状（引張強度試験用）
金属材質：アルミニウム（A1070W-H18)
樹脂材質
・PF ・PPS
・UP ・DAP
・FR-PET 等
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アルミニウム　A6061,A5052材でも実績あります。
実験
2-2．引張せん断試験
接合部破壊までの応力測定
機器：INSTRON-5985
＜実験条件＞
最大9.5K/N
速度10mm/min
最伸30mm
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結果
2-3．各パラメータの結果
樹脂
最大荷重(N)
PF サンプルA
650.00 1.9117
PF サンプルB
130.00 0.38
PF サンプルC
453.33 9.63
UP
365.00 10.74(樹脂破断)
DAP
236.67 0.70 PPS サンプルA
1680.00
4.9411
PPS サンプルB
1060.00
3.1176
FR-PET
1220.00
3.5882
ヒートサイクル試験実施品の評価も確認してあります。
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破断応力(N/mm^2)
接合体の放熱
2-4PPSとアルミニウム接合体の熱抵抗値確認
PPS樹脂とアルミニウム接合体が放熱効果がどれだけあるかを確認
試料：15mm×15mm PPS t2.0㎜ AI t2.0㎜
測定装置：樹脂材料熱抵抗測定装置
条件：50℃　50N
測定回数
Temp(℃）
熱抵抗値（W/mK)
1
49.9
1.855
2
50.2
1.834
3
50.2
1.867
平均
50.1
1.852
PPS樹脂単体では熱抵抗値が0.23W/mKである
樹脂とアルミニウムが隙間なく接合していることにより放熱効果が8倍程度upする。
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技術応用例
2-5アルミ電解コンデンサ用キャップ
1．産業機器用
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2．風力発電設備用
技術紹介
３.銅と樹脂を接合させるインサート成形
銅表面を特殊な処理により粗化させて　最適な成形条件で樹脂を流しこむことにより
接合強度を上げることが可能となった。
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結果
3-1．各パラメータの結果
樹脂
最大荷重(N)
PF サンプルA
1450.00
PF サンプルB
1380.00
PF サンプルC
680.00
PPS
1090.00
FR-PET
1240.00
破断応力(N/mm^2)
4.26
4.05
2.00
3.20
3.64
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂共に樹脂と銅素材の接合強度が強いことが確認できた。
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技術応用例
3-2.モータ整流子（コンミテータ）
今まではアンダーカット形状を加工されたセグメントにインサート成形していた物を
単純な筒状のセグメントを表面粗化させ　インサート成形し接合強度を上げることにより　セグメント単体のコストを大幅に抑えることが可能。
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