JP2012171221A - Bonded structure member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、補強部材と主構造材より構成される接着構造用部材に関し、特にFRP(繊維強化樹脂)製補強部材および主構造材の接着面の形状に関する。詳しくは、本発明の接着構造部材は、接着材と接する面に溝加工部が存在しており、接着強度が高い接着構造部材を提供する。 The present invention relates to an adhesive structure member composed of a reinforcing member and a main structural material, and more particularly to the shape of the FRP (fiber reinforced resin) reinforcing member and the adhesive surface of the main structural material. Specifically, the bonded structural member of the present invention provides a bonded structural member having a high bonding strength because a grooved portion is present on the surface in contact with the adhesive.
CFRP 材などの高分子系複合材料は、大型旅客機の構造材料として広く使用されるようになるなど、これまで以上に広範な分野での応用が期待されている。CFRP材を含むFRP材はその特性上、部材間の接合に接着材を用いた接合が使用される場合が多く、設計や保証などを含めた強度面での問題が実用上の大きな課題の一つとなっている。しかし、一般的には接着材の強度は、接着される各部材の層間強度よりも低く、亀裂は接着材で発生し、接着材内を進展して破壊に至るため、接着材の強度が構造部材全体の強度を支配することが多い。 Polymeric composite materials such as CFRP materials are widely used as structural materials for large passenger aircraft, and are expected to be applied in a wider range of fields than ever before. Due to the characteristics of FRP materials including CFRP materials, bonding using adhesives is often used for bonding between members, and strength problems including design and guarantee are one of the major practical issues. It has become one. However, in general, the strength of the adhesive is lower than the interlayer strength of each member to be bonded, and cracks are generated in the adhesive and progress through the adhesive leading to destruction. Often dominates the strength of the entire member.
図9は、図1のA―A‘断面において補強部材1および主構造材2に溝加工部を設けない従来技術の断面図である。溝加工部がないため、接着材内部で発生して伝播する際も、亀裂先端が補強部材1や主構造材2の内部にいたることはほぼなく、接着材内や接着材と補強部材1もしくは接着材と主構造材2との界面を進行して構造の破壊にいたり、破壊強度は低くなる。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the prior art in which the reinforcing
高分子材料から構成される接着材は、高速荷重下において強度が低下することが知られており、自動車構造部材など、特に衝撃力が加わる用途においては接着強度を上げる必要性が増している。 Adhesives composed of polymer materials are known to have reduced strength under high-speed loads, and there is an increasing need for increasing adhesive strength, particularly in applications where impact force is applied, such as automobile structural members.
この問題に対して、例えば特許文献1では、リブやスティフナといった補強部材を適宜取り付けた主構造材に対して、接着部に隣接する主構造材の一部に切欠きを設けることによって、接着部位への応力集中を減らしているが、接着部位自体の強度を増す手法ではない。
With respect to this problem, for example, in
接着強度を増す方法としては、例えば特許文献2では、接着材にナノコンポジットなどの材料を添加することにより、接着強度を増す方法を試みている。この方法では、さらに接着時に加圧することにより接着材を主構造材に入り込ませ、より強固な接着構造を得ている。しかしこの方法は接着時に加圧装置を必要とするなど、大型構造物に一般的に使用できる方法とは言えず、より汎用的に低コストで適用できる方法が望まれている。
As a method for increasing the adhesive strength, for example,
また異種材料を接着する試みとしては、特許文献3に示すような、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂からなる積層板を成形する方法がある。この方法によると材料界面が入り組むことにより、亀裂伝播を阻害して強度を向上する効果はあるが、この方法は、単体の積層板を成形する際にしか用いることができず、部材同士を接着して構成される構造体の作成方法としては用いることができない。
Also, as an attempt to bond different materials, there is a method of forming a laminated plate made of a thermoplastic resin and a thermosetting resin as shown in
本発明は、かかる従来技術の問題点の改善を試み、FRP製補強部材を有する接着構造用部材において、優れた接着強度を発現する接着構造部材を提供することを目的とする。この接着構造部材を用いた成形品は、電気、電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器、自動車部品、自転車部品、航空機部品、建築材料およびスポーツ用品の構造材に好適に使用される。 An object of the present invention is to provide an adhesive structure member that exhibits an excellent adhesive strength in an adhesive structure member having an FRP reinforcing member in an attempt to improve such problems of the prior art. A molded article using the adhesive structural member is suitably used for a structural material of electricity, electronic equipment, office automation equipment, home appliances, medical equipment, automobile parts, bicycle parts, aircraft parts, building materials, and sports equipment.
上記課題を解決するために本発明によれば、主構造材と、少なくとも一枚の連続した繊維強化材層が積層され、前記主構造材の一方の面に接着された補強部材とから構成される接着構造部材であって、前記補強部材の前記主構造材と接着される面に溝が加工された溝加工部を有することを特徴とする接着構造部材が提供される。 In order to solve the above-described problems, according to the present invention, the main structural material and at least one continuous fiber reinforcing material layer are laminated, and the reinforcing member is bonded to one surface of the main structural material. There is provided an adhesive structure member having a groove processing portion in which a groove is processed on a surface bonded to the main structural material of the reinforcing member.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記溝加工部は、接着面の長辺に略平行方向に沿って設けられていることを特徴とする接着構造部材が提供される。 Moreover, according to the preferable form of this invention, the said groove processing part is provided in the long side of the adhesion surface along the substantially parallel direction, The adhesion structure member characterized by the above-mentioned is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記溝が加工された前記補強部材に含まれる前記繊維強化材層は、織物から構成されていることを特徴とする接着構造部材が提供される。 Moreover, according to the preferable form of this invention, the said fiber reinforcement material layer contained in the said reinforcement member by which the said groove | channel was processed is comprised from the textile fabric, The adhesive structure member characterized by the above-mentioned is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記繊維強化材層は、前記補強部材の積層構成において、接着材に接する面側に積層されていることを特徴とする接着構造部材が提供される。 Moreover, according to the preferable form of this invention, the said fiber reinforcement material layer is laminated | stacked on the surface side which contact | connects an adhesive material in the laminated structure of the said reinforcement member, The adhesive structure member characterized by the above-mentioned is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、少なくとも一枚の連続した繊維強化材層を含む積層板であることを特徴とする接着構造部材が提供される。 Moreover, according to the preferable form of this invention, the adhesive structure member characterized by being a laminated board containing at least 1 continuous fiber reinforcement layer is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、前前記主構造材の前記補強部材と接する面に溝が加工された溝加工部を有することを特徴とする接着構造部材が提供される。 According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided an adhesive structure member characterized by having a groove processing portion in which a groove is processed on a surface in contact with the reinforcing member of the main structural member.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記繊維強化材層の厚みT1は0.2〜3mmの範囲であることを特徴とする接着構造部材が提供される。 According to a preferred embodiment of the present invention, the adhesive structural member, wherein the thickness T 1 of the said fiber reinforcement layer is in the range of 0.2~3mm it is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記溝加工部の溝の深さtは、前記繊維強化材層の厚みに対して、20%〜60%の範囲であることを特徴とする接着構造部材が提供される。 According to a preferred embodiment of the present invention, the groove depth t of the groove processed portion is in the range of 20% to 60% with respect to the thickness of the fiber reinforcing material layer. A member is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記溝加工部の溝と接着面となす角度θ1は、30度〜150度の範囲にあることを特徴とする接着構造部材が提供される。 Moreover, according to the preferable form of this invention, angle (theta) 1 which makes the groove | channel and the adhesion surface of the said groove process part exists in the range of 30 degree | times-150 degree | times, The adhesion structure member characterized by the above-mentioned is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記溝加工部の断面形状が三角形であり、底面のなす角度θ2が、45度〜90度の範囲にあることを特徴とする接着構造部材が提供される。 According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided an adhesive structure member characterized in that a cross-sectional shape of the groove processed portion is a triangle, and an angle θ 2 formed by a bottom surface is in a range of 45 degrees to 90 degrees. Is done.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記連続した繊維強化材が炭素繊維であることを特徴とする接着構造部材が提供される。 Moreover, according to the preferable form of this invention, the said continuous fiber reinforcement is a carbon fiber, The adhesion structure member characterized by the above-mentioned is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記接着材がエポキシ系接着材、シアノアクリル系接着材、ビニール系接着材、プラスチック系接着材の少なくとも1種の接着材から構成されることを特徴とする接着構造部材が提供される。 According to still another preferred aspect of the present invention, the adhesive is composed of at least one adhesive selected from an epoxy adhesive, a cyanoacrylic adhesive, a vinyl adhesive, and a plastic adhesive. An adhesive structural member is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、電気、電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器、自動車部品、自転車部品、航空機部品、建築材料およびスポーツ用品のいずれかに用いられる接着構造部材が提供される。 Moreover, according to the preferable form of this invention, the adhesion | attachment structure member used for either an electric, an electronic device, an office automation device, a household appliance, a medical device, a motor vehicle part, a bicycle part, an aircraft part, a building material, and a sports goods is provided. Provided.
以下に用語を定義する。 The terms are defined below.
本発明において、「主構造材」とは、接着材により補強材を接合する構造全体の主体となる母材をいう。主構造材の接着面形状は平面である必要は無く、曲面を形成していたり、表面に微小な穴や貫通穴があったりしても良い。 In the present invention, the “main structural material” refers to a base material that is a main component of the entire structure in which a reinforcing material is joined by an adhesive. The bonding surface shape of the main structural material does not need to be a flat surface, and a curved surface may be formed or a minute hole or a through hole may be formed on the surface.
本発明において、「補強部材」とは、接着面に強度向上機構を設け、接着材により主構造材に接合される構造体をいう。主構造材と同様に、接着面において被着材の形状は平らである必要は無く、曲面を形成していたり、表面に微小な穴や貫通穴があっても良い。補強部材は、主構造材の剛性および強度を向上させる目的で用いられることが多く、大きさに制約は無く、また一つの主構造材に対して複数の補強部材が接合されることもある。軽量化の観点から、主構造材に接合した状態で中空となるモノコック構造であることもある。また、主構造材と補強部材を合わせて「被着材」と呼称する。 In the present invention, the “reinforcing member” refers to a structure that is provided with a strength improving mechanism on an adhesive surface and is bonded to the main structural member by an adhesive. Similar to the main structural material, the shape of the adherend does not need to be flat on the bonding surface, and a curved surface may be formed or there may be a minute hole or a through hole on the surface. The reinforcing member is often used for the purpose of improving the rigidity and strength of the main structural material, and is not limited in size, and a plurality of reinforcing members may be joined to one main structural material. From the viewpoint of weight reduction, there may be a monocoque structure that is hollow when joined to the main structural material. Further, the main structural material and the reinforcing member are collectively referred to as an “adhering material”.
本発明において、「接着部」とは、補強部材を主構造材に接合する際に、接着材を介して両者が接合している領域を示し、接着強度を向上させたい部位における補強部材および主構造材の接着面には、後述するような溝加工部が少なくとも一箇所は存在する。 In the present invention, the “bonding portion” refers to a region where both are bonded via an adhesive when the reinforcing member is bonded to the main structural material, and the reinforcing member and the main at the site where the adhesive strength is desired to be improved. At least one grooved portion as described later exists on the bonding surface of the structural material.
本発明において、「溝加工部」とは、補強部材および主構造材の接着面の表面に溝加工を行った部位を示す。補強部材や主構造材の成形後、接着強度が必要な箇所に加工を行う。接着材が破壊し、亀裂が伝播した際に亀裂を補強部材もしくは主構造材の内部に伝播させるための伝達経路となる。 In the present invention, the “grooved portion” refers to a portion where groove processing has been performed on the surface of the adhesion surface of the reinforcing member and the main structural material. After forming the reinforcing member and the main structural material, processing is performed at a place where adhesive strength is required. When the adhesive breaks and the crack propagates, it becomes a transmission path for propagating the crack to the inside of the reinforcing member or the main structural material.
本発明において、「接着材」とは、接合部をともに形成する被着材とは別の材料で構成される物質であり、リベット接合や溶接接合とは異なり、被着材との接合の時には、被着材よりも低いヤング率をもった非定形の物体として被着材表面に沿って密着し、ついで加熱や乾燥でもって硬化することにより被着材同士を接合するための材料などをいう。典型的には硬化前においては液体やジェル状の物体である。エポキシ系接着材、シアノアクリル系接着材、ビニール系接着材、プラスチック系接着材などの種類が広く用いられており、それらを組み合わせて使用することもある。 In the present invention, the “adhesive” is a substance composed of a material different from the adherend that forms the joint together, and unlike rivet joining or welding joining, when joining to the adherend. , A material for bonding adherends together by adhering along the surface of the adherend as an amorphous object having a Young's modulus lower than that of the adherend, and then curing by heating or drying . Typically, it is a liquid or gel-like object before curing. Epoxy adhesives, cyanoacrylic adhesives, vinyl adhesives, plastic adhesives, and the like are widely used, and they may be used in combination.
接着材は結合力を向上させる観点から、被着材に前処理を行っても良いし、複数の成分から構成しても良い。また、液体だけではなく、固体や粉体でも良い。さらに接着材は、主構造材ではなく補強部材に塗布しても、また双方に塗布しても良い。 From the viewpoint of improving the bonding strength, the adhesive may be pretreated on the adherend or may be composed of a plurality of components. Moreover, not only liquid but solid and powder may be sufficient. Further, the adhesive may be applied to the reinforcing member instead of the main structural material, or may be applied to both.
本発明において、「FRP」とは、繊維により強化された繊維強化樹脂によって構成される複合材料を指し、用いる繊維材としては、炭素繊維の他、例えば、ガラス繊維等の無機繊維や、ケブラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維、ボロン繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維などの有機繊維からなる強化繊維を使用することも可能である。構造用部材の剛性や強度等の制御の容易性の面からは、特に炭素繊維が好ましい。FRPのマトリックス樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、さらには、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂も使用可能である。 In the present invention, “FRP” refers to a composite material composed of fiber reinforced resin reinforced with fibers, and as a fiber material to be used, in addition to carbon fibers, for example, inorganic fibers such as glass fibers, and Kevlar fibers It is also possible to use reinforcing fibers made of organic fibers such as polyethylene fibers, polyamide fibers, boron fibers, and polyparaphenylene benzobisoxazole (PBO) fibers. Carbon fiber is particularly preferable from the viewpoint of easy control of rigidity and strength of the structural member. Examples of the matrix resin of FRP include thermosetting resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, phenol resins, dicyclopentadiene resins, polyurethane resins, and further, polyamide resins, polyolefin resins, Thermoplastic resins such as polypropylene resin can also be used.
本発明の接着構造部材によれば、単に主構造材と補強部材を接着した接合体よりも、高い強度を有する接着構造部材を提供することができる。 According to the adhesive structure member of the present invention, it is possible to provide an adhesive structure member having higher strength than a joined body in which the main structural member and the reinforcing member are simply bonded.
以下、本発明の実施形態の一例を、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態における接着構造体の概略斜視図を示したものである。100は補強部材1と接着材3および主構造材2から構成される接着部を示す。接着材3は補強部材1を主構造材2に接合する目的で塗布され、接着部100を形成している。
FIG. 1 is a schematic perspective view of an adhesive structure in the present embodiment.
図2は、図1のA―A‘断面における接着部100の断面図の一例を示したものである。補強部材1の接着部には四角形断面を有する溝加工部4が設けられている。接着部における溝加工部4の数や形、長さや配置には特に制限はなく、求められる接着強度や荷重によって部位ごとに変更してよい。
FIG. 2 shows an example of a cross-sectional view of the
図3は、図1の補強部材1を上から見た図である。接着面に外力が加わった場合、接着面には剛性が低い方向に亀裂が入りやすいため、例えば図3(a)に示す長方形の接着部においては、長辺から反対の長辺へと亀裂が進展しやすい。溝加工部は、その亀裂の伝播を阻害する目的で設けるものであるため、溝加工部4の形状は、図3(a)に示すように、接着して曲面が形成されている稜線と略直角方向、すなわち、接着面の長辺に平行に配列するのが望ましい。
FIG. 3 is a view of the reinforcing
図3(a)の連続した溝形状は、最も加工しやすくて望ましいが、図3(b)に示すような千鳥配列や、図3(c)のような弓形形状は、溝加工部内で亀裂先端が滞留し、被着材内部へ亀裂先端を誘導しやすくなるため強度向上効果が高く、より望ましい。また、どの接着端部から亀裂が伝播した場合でも捕らえやすいように、図3(d)のように全ての接着材端部に略平行となる溝配置もまた強度向上効果が高く、より望ましい。いずれの場合においても、溝加工部の形状は、先に示したように、亀裂の伝播を阻害するように設けるものであり、その接着面において想定される荷重によって発生する亀裂の伝播方向に略直角となるような成分を含む溝が加工されていればよい。 The continuous groove shape of FIG. 3 (a) is desirable because it is the easiest to process, but the staggered arrangement as shown in FIG. 3 (b) and the arcuate shape as shown in FIG. Since the tip stays and it is easy to guide the crack tip to the inside of the adherend, the effect of improving the strength is high, which is more desirable. Further, as shown in FIG. 3 (d), a groove arrangement that is substantially parallel to all the adhesive material end portions is also more desirable because it has a high strength improvement effect so that it can be easily caught even if a crack propagates from any adhesive end portion. In any case, as shown above, the shape of the groove processing portion is provided so as to inhibit the propagation of cracks, and is approximately in the propagation direction of cracks generated by the load assumed on the bonding surface. It suffices if a groove containing a component that forms a right angle is processed.
溝加工の方法は、溝の加工精度を確保するため、一般的にはFRP用の砥石を用いた研削盤を使用することが多いが、特にその方法を限定するものではない。溝加工時に層内に亀裂を発生させないような方法を用いるのが望ましい。 The groove processing method generally uses a grinder using an FRP grindstone in order to ensure the groove processing accuracy, but the method is not particularly limited. It is desirable to use a method that does not cause cracks in the layer during grooving.
また、接着材の厚さや亀裂の進行位置によっては、溝加工部4に入り込まない場合も考えられるので、溝加工部は接着面に1箇所ではなく、数箇所設けておくほうがより好ましい。
Further, depending on the thickness of the adhesive and the progress position of the crack, there may be a case where the
図4は、この接着部位に亀裂が発生した場合の図2の部位Bにおける拡大図を示す。 FIG. 4 shows an enlarged view of a portion B in FIG. 2 when a crack is generated at the bonded portion.
本例では補強部材1は1a,1b,1cの3枚の積層材で構成されており、それぞれ繊維強化材料を用いた例である。接着材の強度は、主構造材2および補強部材1の強度よりも低いため、構造体に荷重が加わり、接着部が破壊した場合、亀裂はまず接着材内部で発生し、接着材内や、接着材と主構造材2もしくは補強部材1との界面を伝播する。亀裂先端は応力が高くなるため、亀裂は亀裂先端からさらに進展し、接合部を切り裂くように破壊が進行する。接着材と主構造材2もしくは補強部材1との界面を亀裂が伝播するとき、主構造材もしくは補強部材に溝加工部4が存在すると、亀裂は溝加工部4に入り込み、溝加工部内で応力が高くなる。溝加工部4に入った亀裂先端周辺では応力が高くなるため、溝加工部の角が破壊して補強材内部に亀裂が進展しやすくなる。接着材から離れ、補強部材内に入った亀裂は、繊維材料の強度と比べて強度の低い補強部材内の積層層間を進行するが、積層層間の強度は接着材の強度よりも高いため、接着部の破壊強度は、溝加工部がない従来の接着構造を有する従来構造の場合に比べて高くなる。
In this example, the reinforcing
亀裂は亀裂先端で応力が高いため、通常は亀裂先端から亀裂が進行するが、亀裂先端が一旦積層層間に入り込んだ後、再び接着層内で亀裂の途中から枝分かれし、接着層内を亀裂が進行することも考えられる。しかしこの場合においても、亀裂の枝分かれに余分な破壊エネルギーを必要とするため、溝加工部を設けない従来の接着構造体のように抵抗が少ない接着材内だけを亀裂先端が伝播した場合に比べると、接着部の強度は高くなる。 Since the crack is high stress at the crack tip, the crack usually progresses from the crack tip.However, after the crack tip once enters the laminated layer, it branches again from the middle of the crack in the adhesive layer, and the crack is broken in the adhesive layer. It is also possible to proceed. However, even in this case, since extra fracture energy is required for the branching of the crack, it is compared with the case where the crack tip propagates only in the adhesive having a low resistance like the conventional adhesive structure without the grooved portion. And the intensity | strength of an adhesion part becomes high.
補強部材および主構造材に用いられる材料は、亀裂到達後に亀裂先端を部材内に取り入れると同時に、再び亀裂先端を接着面に戻さないことが重要であるため、少なくとも一層の繊維強化材を用いていることが必要である。またさらに望ましくは、接着材内部を伝播してきた亀裂を誘導しやすくするため、その繊維強化材が接着面に接する側に積層されていること、すなわち、図4においては積層材1aが少なくとも繊維強化材であることが望ましい。 Since it is important that the material used for the reinforcing member and the main structural material incorporate the crack tip into the member after reaching the crack, and at the same time, do not return the crack tip to the adhesive surface again, use at least one fiber reinforcement. It is necessary to be. More preferably, the fiber reinforcing material is laminated on the side in contact with the adhesive surface in order to easily induce cracks propagating through the inside of the adhesive material, that is, in FIG. 4, the laminated material 1a is at least fiber reinforced. A material is desirable.
補強部材および主構造材に用いられる繊維強化材の厚みT1は、亀裂が層間に到達し、進展する際にも層間強度を保ち、構造を維持する必要から、厚みが薄いものは好ましくなく、また亀裂を層間で安定させて進展させるため、厚みが厚くて表面の凹凸が大きいものは好ましくない。すなわち、繊維強化材の厚みT1は0.2〜3mmの範囲にあることが望ましい。また同様の理由により、繊維強化材は、マット材ではなく、剛性がより高い連続繊維より構成されているのが望ましく、さらには織物を用いていることが成形品の生産性から好ましい。 The thickness T 1 of the fiber reinforcement used for the reinforcing member and the main structural material is not preferable because the thickness of the fiber reinforcing material needs to maintain the interlayer strength and maintain the structure even when the crack reaches the interlayer and progresses. Moreover, in order to make a crack progress stably between layers, the thing with a thick thickness and a large surface unevenness | corrugation is unpreferable. That is, the thickness T 1 of the fiber reinforcement is desirably in the range of 0.2 to 3 mm. For the same reason, it is desirable that the fiber reinforcing material is not formed of a mat material but is composed of continuous fibers having higher rigidity, and it is preferable to use a woven fabric from the viewpoint of the productivity of the molded product.
図5は、補強部材1の断面における溝加工部4の模式図を示したものである。本例では補強部材1は1a,1b,1cの3枚の積層材で構成されている。3枚のうち、最も主構造材2に近く、接着材と接する積層材1aは、前述のとおり溝加工部4が設けられ亀裂を層間に伝達させる必要から、繊維強化材であることが望ましい。また溝加工部4の溝の深さtは、浅すぎると繊維強化材の強度が高すぎ、亀裂先端が溝加工部に入っても繊維強化材に亀裂を誘導させることができず、深すぎると亀裂の誘導がしやすくなるが補強部材自体の強度が大幅に低下してしまうことから、繊維強化材層の厚みTaに対して、20%〜60%の範囲であることが必要である。また溝加工部を複数設ける場合、溝の深さtは全て同じである必要はなく、溝ごとに深さtを変えても良い。
FIG. 5 is a schematic diagram of the
接着部における溝加工部の間隔dは、あまり小さすぎると補強部材の剛性が低下しすぎること、および補強部材内への亀裂伝播後に補強部材において層間剥離が発生しやすくなることから、少なくとも補強部材の厚さhよりも大きいことが望ましい。 If the distance d between the grooved portions in the bonded portion is too small, the rigidity of the reinforcing member is excessively lowered, and delamination is likely to occur in the reinforcing member after the crack has propagated into the reinforcing member. It is desirable to be larger than the thickness h.
図6は、図1のA―A‘断面における接着部の断面図の別の一例を示したものである。補強部材1の接着部には溝加工部4が設けられているのに加え、接着面において補強部材と対向する主構造材2にも溝加工部5が設けられている。両側の接着面に溝加工部を設けることにより、補強部材1に設ける溝加工部4の数を減らすことができ、補強部材1の部材強度の低下を低減できるほか、亀裂先端の補足性が高まる利点がある。
FIG. 6 shows another example of the cross-sectional view of the bonding portion in the cross section A-A ′ of FIG. 1. In addition to the
また図7は、図1のA―A‘断面における接着部の断面図のさらに別の一例を示したものである。本例では、補強部材1の接着部に設けられた溝加工部6と接着面のなす角度が直角ではなく、θ1の角度を有している。
FIG. 7 shows still another example of the cross-sectional view of the adhesive portion in the cross section AA ′ of FIG. In this example, the angle formed between the
本例に示すような接着部を有する構造体の場合、荷重方向は構造体によってほぼ予測可能であることが多く、たとえば図4に示した接着面では、亀裂は右端側から左端側へ伝播する例を示している。 In the case of a structure having an adhesion portion as shown in this example, the load direction is often predictable by the structure, and for example, in the adhesion surface shown in FIG. 4, the crack propagates from the right end side to the left end side. An example is shown.
図7の構造体においては、亀裂は図4と同様に、亀裂は右端側で発生し、左端側へ伝播することが予測される場合にも設けられる溝加工部の形状を示したものである。亀裂の伝播方向に沿うように溝加工部の掘り込み角度を小さくすると、溝加工部に亀裂先端が入りやすく、かつ亀裂先端が溝加工部から出にくくなるため、亀裂先端が溝加工部から補強材内部に伝播しやすくなり、より安定的に亀裂先端を補強材内に取り込むことができる。θ1は加工のしやすさから30度以上150度以下であることが望ましい。 In the structure of FIG. 7, the crack is the same as in FIG. 4, and shows the shape of the grooved portion provided even when the crack occurs on the right end side and is expected to propagate to the left end side. . If the digging angle of the groove processing part is made small along the propagation direction of the crack, the crack tip is easy to enter the groove processing part and the crack tip is difficult to come out of the groove processing part, so the crack tip is reinforced from the groove processing part. It becomes easy to propagate inside the material, and the crack tip can be taken into the reinforcing material more stably. It is desirable that θ 1 is not less than 30 degrees and not more than 150 degrees for ease of processing.
また図8は、図1のA―A‘断面における接着部の断面図のさらに別の一例を示したものである。図8(a)においては、補強部材1の接着部には、断面が三角形である溝加工部7が設けられており、三角形の底の角度がθ2となるように加工されている。また、図8(b)は、三角形の溝加工部7の底の角度θ2が特に90°である場合を示している。
FIG. 8 shows still another example of the cross-sectional view of the adhesive portion in the cross section AA ′ of FIG. In FIG. 8A, a
接着面において、亀裂の発生、および伝播方向が明確である場合、溝加工部7は三角形の断面形状であっても良い。θ2は、亀裂を安定的に溝加工部に誘導させるため、45度以上であることが望ましく、さらに亀裂先端を補強材内部に伝播させやすくするため、90度以下であることが望ましい。
When the occurrence of cracks and the propagation direction are clear on the bonding surface, the
本発明を用いて構成した接着構造部材は、従来構造に比べて高い強度が提供される。そのため構造部材としては、電気、電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器などに幅広く用いることができる。特に動的な荷重付与に対する衝撃強度が高くなるため、自動車部品、自転車部品、航空機部品およびスポーツ用品に用いることが好ましい。 The bonded structural member constructed using the present invention is provided with higher strength than the conventional structure. Therefore, the structural member can be widely used in electric, electronic equipment, office automation equipment, home appliances, medical equipment, and the like. In particular, since the impact strength against dynamic load application is high, it is preferably used for automobile parts, bicycle parts, aircraft parts and sports equipment.
また補強部材1を構成するFRP材料としては、少なくとも1枚のCFRP織物材を接着材と接する側に積層していることが望ましい。すなわち溝加工により補強部材1の剛性が適度に低下するため、溝加工部を介して接着材内を伝播した亀裂先端を補強部材内の層間に誘導され、亀裂が安定して積層された補強部材内の層間を伝播しやすい。
Moreover, as FRP material which comprises the
1 補強部材
1a 補強部材1を構成する繊維強化層(厚みTa)
1b 補強部材1を構成する繊維強化層(厚みTb)
1c 補強部材1を構成する繊維強化層(厚みTc)
2 主構造材
3 接着材
4 溝加工部
5 溝加工部
6 溝加工部
7 溝加工部
8 亀裂
100 接着部
θ1 溝加工部の溝が接着面となす角度
θ2 三角形の溝加工部の底面のなす角度
1 Reinforcing member 1a Fiber reinforcing layer (thickness Ta) constituting reinforcing
1b Fiber reinforced layer constituting the reinforcing member 1 (thickness Tb)
1c Fiber reinforced layer constituting the reinforcing member 1 (thickness Tc)
2
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2011035712A JP2012171221A (en) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Bonded structure member |
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| JP2011035712A JP2012171221A (en) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Bonded structure member |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016129360A1 (en) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 本田技研工業株式会社 | Resin-reinforced metal component |
| JP2017001341A (en) * | 2015-06-15 | 2017-01-05 | 日産自動車株式会社 | Adhesion structure |
-
2011
- 2011-02-22 JP JP2011035712A patent/JP2012171221A/en not_active Withdrawn
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| JPWO2016129360A1 (en) * | 2015-02-12 | 2017-08-31 | 本田技研工業株式会社 | Resin reinforced metal parts |
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