量産用の製品を設計する際、エンジニアは強度や重量の要件だけでなく、アセンブリの観点からも材料を考慮する必要があります。 最も製品の今日はプラスチックを使用しているため樹脂、金属します。 あなたのアセンブリのすべての部品が同じ材料からなされるとき、結合の解決を選ぶことは比較的簡単である場合もある:ちょうど”プラスチックの,
しかし、プラスチックや金属などの異なる材料に参加する必要がある場合、決定プロセスはもう少し微妙になります。 航空宇宙メーカーにとっては、常に軽量化が優先されてきましたが、自動車産業における軽量化の傾向が高まるにつれて、金属とプラスチックを確実に接着する方法に対する要求はさらに厳しいものになっています。,
金属とプラスチックを接合するその他の用途としては、
- ポリプロピレンからアルミニウムへの車両パネル用
- シールおよびガスケット用鋼へのウレタン
- ポリカーボネートからバッテリハウジング用アルミニウムへのポリカーボネート
マルチマテリアルボンディングの課題
プラスチックからプラスチックまたは金属から金属への材料のような接合のオプションはたくさんありますが、プラスチックと金属を接合するための選択肢はたくさんあります。より限られた。 プラスチック部品は接着剤か機械締める物を使用して金属の部品に普通結合されます。, 後者のオプションでは、しばしば穴を開ける必要があるため、高価で時間がかかりますが、サイクルタイムやユニットコストを最小限に抑えること
接着接合の他の利点としては、ファスナーポイントに集中するのではなく、接着面全体に荷重を広げ、基板とファスナー間の不要なガルバニック相互作用の機会を回避するために接着面間のアイソレータとして機能することが挙げられる。, より効率的な荷重管理を提供することにより、接着剤を使用することにより、接着材料の厚さおよび重量を低減することも可能にする。
プラスチックのためのあなたのgo-to接着剤はプラスチックにプラスチック適用で見事に行うかもしれませんが、それは最もよいプラスチックに金属の接着剤ではないかもしれません。 プラスチックから金属への適用に最もよい接着剤を選ぶことは多数の要因を考慮に入れることを意味する 具体的には、エンジニアは、結合している材料の相対的な表面エネルギー、弾性率、および熱膨張を考慮する必要があります。,
表面エネルギー
プラスチックに最適なエポキシを見つけるには、使用しているプラスチックが高表面エネルギー（HSE）または低表面エネルギー（LSE） ABSまたはポリカーボネートのようなHSEのプラスチックで、接着剤はより容易に流れ、強い結束を形作るために表面をぬれる。 一方、接着剤、テープが集まりにくいという厳しいこだわりLSEプラスチック、などのポリエチレンやポリプロピレン.
弾性率
弾性率は、弾性変形領域における応力-ひずみ曲線の傾きとして定義される、応力下で非永久的に変形する材料の抵抗を表します。, 弾性率が高いほど、材料は硬くなります。
プラスチックまたは金属のみの接着剤を使用している場合、材料の弾性は実際には問題ではありませんが、プラスチックを金属に接着する 通常、金属をプラスチックに接着する必要がある場合は、二つの材料の弾性率の間のどこかに弾性率がある結合を目指したいと思うでしょう。,
熱膨張
アセンブリまたはその一部が温度に応じて形状、面積または体積が変化する程度は、製品の設計および製造において常に懸念事項ですが、マルチマテリアルボンディングの場合には悪化します。 金属とプラスチックは熱膨張係数が異なるため、プラスチックと金属の接着に最適な接着剤はこの違いに対応します。
理想的には、接着剤自体の熱膨張係数は無視できるほどである。, しかし、温度が変動するにつれて、それはアセンブリの性能において役割を果たす可能性がある。 接着剤のCTEを考慮することに加えて、接着剤の柔軟性および伸びは、それらが膨張または収縮するにつれてボンドが基材と共に移動するかどうかに影響を与える。
異種材料の結合方法
（画像提供：3M）
接着剤アプリケーションの中心にある重要な問題は、どのくらいの接着強度が必要かです。,
典型的な非構造接着剤は1,000psi未満の接着強度を有し、構造接着剤または耐荷重接着剤は1,000psi以上の接着強度を有する。
非構造部品のために、膜スイッチおよび器械の集りのような、3Mの塵のための基質の下で拭くことの後の接触の超きれいな薄板になる接着剤502FL 3Mの薄板になる接着剤はまた最低の表面処理と軽く油をさされた金属にLSEのプラスチックを結び350°Fまで温度に抵抗してもいくそれらを,
構造用接着剤については、3Mスコッチウェルド構造用接着剤は、接合材料を超える強度を有するLSEおよびHSEプラスチックを接着する2液性アクリルである。 これはねじかリベットの使用にかかわる余分ステップを除去し、プラスチック溶接の制限を避けることができる
もう一つの付着力の選択は多くの適用のためのリベットそしてねじを取り替えるには十分に強い3M VHBテープです。, HseおよびLSEの両方のプラスチックを結ぶことできる閉鎖した細胞のアクリルの泡のキャリアは熱拡張および収縮に応じて影響、湿気がある振動
プラスチックから金属への最適な接着剤の選択
（画像提供：3M）
プラスチックを金属に接着する場合は、使用しているプラスチックに適した接着剤を選択する必要があります。,
ポリカーボネートとABSは、通常、金属に接合するのが最も簡単なプラスチックですが、ポリプロピレンやポリエチレンのような非常に滑らかなまたはLSE 3M Scotch-Weld即刻の付着力のプライマーAC77のようなプライマーは、低い表面エネルギーの材料の増加するとらわれの強さに、長い方法行くことができます。
最終的には、マルチマテリアルボンディングは、プラスチックや金属などの異なる材料の特性の間の妥協点を見つけることについてです。, 異なる材料をうまく接合するには、それらの相対的な表面エネルギー、弾性率および熱膨張係数を考慮する必要があります。
基材の材料特性の間にどの接着剤が最適な妥協をしているかわからない場合は、最良の設計ソリューションを特定するのに役立つ専門家に手を差し伸べることを検討してください。
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この投稿は3Mが主催しています。 -イアン-ライト
3M、Scotch-WeldおよびVHBは3Mの商標です。