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異種材料一体化のための最新技術    
[コードNo.12STA076]

■体裁/ B5判上製本 359ページ
■発行/ 2012年1月30日 S&T出版(株)
■定価/ 64,800円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-86428-036-5
 
★異種材料一体化の技術的課題に新たな解決策を見いだす一冊

書籍趣旨

 製造業において異種材料をくっつけて「一体化する」技術は、作業工程やコストの削減に寄与してきました。ろう付けやニカワの利用に始まった一体化は、溶接・接着剤・一体成形・加飾などに発展し、ここ数年も日進月歩で新たな方法が研究・開発されています。
 本書はそれらのうち、これからもますます注目されていくであろう一体化技術を集めた一冊です。ぜひ研究・開発にお役立てください。
(書籍編集・企画部)

著者

中田一博大阪大学
三刀基郷接着技術コンサルタント
成富正徳大成プラス(株)
桝井捷平MTO技術研究所
水戸岡豊岡山県工業技術センター
金澤等福島大学
六田充輝ダイセル・エボニック(株)
川瀬豊生川瀬 テクニカル・コンサルタンシー
多賀康訓中部大学
片山聖二大阪大学
宮下幸雄長岡技術科学大学
近藤秀水ポリプラスチックス(株)
安藤直樹大成プラス(株)
西義武東海大学
針替伸拓東海大学
石井翔東海大学
笠井淳東海大学
白石一匡東海大学
福本昌宏豊橋技術科学大学
相沢友勝東京都立工業高等専門学校名誉教授
原田泰典兵庫県立大学
菅沼克昭大阪大学
森田茂豊幸電子(株)
渡辺聡志材料技術研究所
森邦夫(株)いおう化学研究所
金子大作北陸先端科学技術大学院大学
三浦高行布施真空(株)
竹本正大阪大学
安田清和名古屋大学
須賀唯知東京大学
島津武仁東北大学

目次

第1章一体化技術のメカニズムと開発動向
第1節溶接のメカニズムと開発動向
中田 一博〈大阪大学〉
はじめに
1溶接法とその接合メカニズム
1.1溶接法の分類
1.2溶融溶接法
1.2.1アーク溶接
1.2.2高エネルギービーム溶接
1.2.3抵抗スポット溶接
1.3固相接合法
1.3.1拡散接合
1.3.2圧接
1.3.3摩擦撹拌接合
1.4ろう接法(ろう付及びはんだ付)
1.5接着
1.6機械的締結法
2金属/金属の組み合わせにおける異材溶接のメカニズム
3異材溶接継手作製例
3.1金属/金属
3.2金属/セラミックス
3.3金属/樹脂
おわりに
第2節接着剤のメカニズムと開発動向
三刀 基郷〈接着技術コンサルタント〉
はじめに
1接着剤と被着材との界面
1.1機械的結合説
1.2化学結合説
1.3吸着説
1.4静電気説
1.5拡散説
1.6酸−塩基説
1.7実際の界面相互作用は?
2分子間力説による接合界面相互作用力の評価
2.1接合界面における分子間力
2.2分子間力の正体
2.2.1ファンデルワールス力(van der Waals force)
2.2.2水素結合力
2.3分子間力の力比べ
3分子間力と界面の相互作用
3.1分子間力と表面自由エネルギー
3.2表面自由エネルギーと表面張力
3.3表面自由エネルギーと界面相互作用エネルギー
4接着接合における界面相互作用エネルギー
4.1接触角と固体−液体間の接着仕事
4.2固体−固体間の接着仕事
4.2.1フォークスの方法
4.2.2フォークス式の拡張
5溶解パラメーター(Solubility Parameter)
6理論の応用
6.1極性効果の応用
6.2水素結合の応用
6.3化学結合の応用
6.4SP理論の応用
おわりに
第3節熱可塑性樹脂による異材質複合成型の開発動向と高接合性のメカニズム解析
成富 正徳〈大成プラス(株)〉/堀内 伸〈(独)産業技術総合研究所〉
はじめに
1射出成型機を用いた2材成型
2複合化工法の分類
2.1射出成型機を使用した金型内融着
2.2超音波・レーザー・高周波・溶融融着・熱圧着
2.3カシメ・ネジ止め・嵌合・接着剤・ホットメルト・両面テープ等
3大成プラスの事業コンセプト
4射出成型による一体化開発の歴史 NMT以前
5ナノモールディングテクノロジー(NMT)の開発
6NMTにより形成される樹脂/金属接合界面の構造解析と特性評価
6.1薬液処理によるアルミ表面構造の解析
6.2エネルギーフィルターTEMによる金属/樹脂界面の解析
6.3アルミ/PPS樹脂接合の定量的評価
6.4まとめ・結論
第4節プラスチックへの加飾の開発動向
桝井 捷平〈MTO技術研究所〉
1プラスチックへの加飾
2プラスチックの加飾技術の分類
3各加飾技術のメカニズムと開発動向
3.1フィルム貼合・転写成形
3.1.1フィルム貼合・転写加飾に使用される成形方法
3.1.2加飾フィルム
3.1.2.1加飾フィルム用の基本フィルム
3.1.2.2加飾フィルムの構成、意匠表現、接合形態
3.1.3フィルム転写・貼合加飾の用途
3.2軟質表皮材の貼合成形
3.2.1射出プレス成形(SPモールド、SPM)による表皮材貼合成形
3.2.2その他の主要軟質表皮材貼合成形
3.2.3ソフト表皮材貼合成形の最近のトピックス、成形品例
3.3金属、木質系材料の貼合成形
3.4二層成形
3.5塗装
3.5.1インモールドコーティング
3.6印刷
3.7メッキ
3.8真空製膜
3.9静電気植毛
4特別な表面層を付与しない加飾
5プラスチックの加飾技術の動向と将来展望
第2章異種樹脂材料の一体化
第1節エラストマーシートを用いた異種プラスチックのレーザ接合
水戸岡 豊〈岡山県工業技術センター〉
はじめに
1接合の原理
1.1プラスチックと異種材料接合の困難さ
1.2異種プラスチック接合の困難さ
1.3開発法を用いた異種プラスチック接合の原理
2評価・分析
2.1エラストマーの官能基変性による異種プラスチック間の接合例
2.1.1実験方法
2.1.2実験結果
3特徴と使い方
4展開・開発動向
第2節難接着性プラスチックの接着性と塗装性の改良
金澤 等〈福島大学〉
はじめに
1従来の表面改質法
2処理の耐久性
2.1活性化処理工程
2.2高分子処理
2.3グラフト化
3改質材料の性質
3.1親水性
3.2接着性
3.3水性ペイント塗装
3.4シリコン樹脂(ゴム)に対する粘着テープの接着
3.5溶剤接着
まとめ
第3章樹脂材料と異種材料の一体化
第1節異種高分子材料の直接接着技術
六田 充輝〈ダイセル・エボニック(株)〉
はじめに
1界面反応を利用した異種高分子材料の直接接着技術
1.1「直接」接着の意義
1.2K&Kによる、異種高分子材料の接着機構
1.2.1高分子−高分子拡散:変性ポリフェニレンエーテル樹脂とスチレン系材料
1.2.2熱可塑性樹脂−ゴム間のラジカル反応による接着
1.2.3熱可塑性樹脂−ゴムあるいはTPU間のイオン反応による接着
1.3接着複合化の実際
1.3.1熱可塑性樹脂−ゴムの接着複合
1.3.2ポリアミド系材料とTPUの接着複合化
おわりに
第2節高周波誘電加熱によるガラス/樹脂接着
川瀬 豊生〈川瀬 テクニカル・コンサルタンシー〉
はじめに
1速硬化接着仕様の目標設定
2接着剤硬化促進方法の検討
3被着体と候補接着剤
3.1被着体
3.1.1ガラス
3.1.2位置決めピン
3.2候補接着剤
4高周波誘電加熱の原理
4.1誘電分極の種類
4.1.1電子分極
4.1.2イオン分極
4.1.3配向分極
4.2誘電正接(tanδ)
4.3比誘電率(εr)
4.4高周波誘電加熱における発熱に係る電力量の算出
4.5誘電加熱因子
5高周波誘電加熱部における試料の位置関係
6高周波誘電加熱による接着品の接着性能
6.1高周波誘電加熱条件
6.2高周波誘電加熱接着品の接着性能
6.2.1初期最大剥離荷重
6.2.2クリープ耐性
6.2.3熱サイクル耐性
7まとめ
7.1開発仕様と現行仕様の比較
7.2接着メカニズム
7.3高周波誘電加熱因子
7.4被着樹脂の含水率と高周波誘電制御
7.5PA6・PBTブレンド品による位置決めピンとしての性能
7.6ガラスに存在する金属熱線による接着阻害とその対応
おわりに
第3節ガス吸着接合技術
多賀 康訓〈中部大学〉
はじめに
1ガス吸着接合技術
1.1接合技術背景
1.2ガス吸着接合
おわりに
第4章樹脂材料と金属材料の一体化
第1節レーザによる金属とプラスチックおよび金属とCFRPとの直接接合
片山 聖二〈大阪大学〉
はじめに
1金属とプラスチックのレーザ直接接合法とその特徴
2LAMP接合部の特徴と強度特性
3LAMP接合機構
4金属とCFRPのレーザ直接接合
5実用化に向けての信頼性評価試験
おわりに
第2節金属とPETの異材レーザースポット接合
宮下 幸雄〈長岡技術科学大学〉
はじめに
1PETと各種金属のレーザスポット異材接合
2PETと銅のレーザスポット異材接合における銅酸化膜の影響
おわりに
第3節金属と樹脂の一体成形
近藤 秀水〈ポリプラスチックス(株)〉
はじめに
1機械的接合(アンカー効果)の向上手法
1.1金属表面における微細アンカーの形成
1.2樹脂収縮による剥離の抑制
2『Quick-10(R)』成形法
3樹脂−金属の接合
3.1インサート加熱による接合強度向上効果
3.2『Quick-10(R)』接合部の気密性評価
3.3接合メカニズム
4『Quick-10(R)』成形法への期待
おわりに
第4節金属に硬質樹脂を射出接合する技術の紹介
安藤 直樹〈大成プラス(株)〉
1先にNMTがあり
1.1NMT処理
1.2NMT理論
1.3急冷時の高分子結晶化速度
2新NMTとその原理
2.1新NMT理論
2.2射出接合力について
2.3著者の「新NMT破壊理論」
2.4再び著者の「NMT・新NMT破壊理論」
2.5基礎破壊理論から設計論へ
3新NMT処理法
4新NMT処理法の大改良:耐水性、耐候性の付与
5新NMT射出接合物の設計論
5.1基礎データ:高温下の射出接合力
5.2線膨張率
5.3温度変化で生じる破壊について
5.4温度衝撃試験から
5.5最適な樹脂組成物の探索
6おわりに著者が日々感じること
6.1負けない戦略
6.2製造業は負けられぬ:リーダー技術者の心得?
6.3新基礎技術を見抜いて試す
6.4今後はもっと積極的に評価しよう
第5章異種金属材料の一体化
第1節炭素繊維を用いた異種軽金属材料の接合
西 義武・針替 伸拓・石井 翔・笠井 淳・白石一匡〈東海大学〉
はじめに〜従来技術と炭素繊維接合技術〜
1接合体作製方法
1.1Ni被覆した炭素繊維の作製
1.2Ti/Al接合体の作製
2炭素繊維強化型接合体試料の強度評価
2.1炭素繊維強化型Ti/Al接合体試料の引張強度評価
2.2Ni被覆炭素繊維強化によるTi/Al接合体の靱性向上
2.3接合界面破壊とAl部での延性破壊
3炭素繊維強化型接合体試料の組織学的検討
4繊維強化接合体の微細組織と臨界亀裂長さ
5Ni被覆炭素繊維強化接合体の変形抵抗の向上
6今後の展望
結言
第2節摩擦攪拌接合
福本 昌宏〈豊橋技術科学大学〉
はじめに
1原理、特徴、基本的な使い方
2異種金属間接合への適用
2.1異種金属間突き合わせ接合への適用、最適化
2.2異種金属、異種材料間重ね接合への応用
3塑性流動状態評価・分析への取り組み
おわりに
第3節電磁シーム溶接(電磁圧接)
相沢 友勝〈東京都立工業高等専門学校名誉教授〉
はじめに
1原理・方法
1.1磁束(磁界)発生用コイル
1.2典型的な電磁シーム溶接法
1.3電磁力(磁気圧力)
1.4積層式電磁シーム溶接法
1.5両側からの電磁シーム溶接法
2特徴
3実験装置
4溶接された継手の状態
4.1外観
4.2接合界面
4.3波状模様
5各社の特許例
6評価・展望
おわりに
第4節ショットピーニング技術の冷間接合への応用
原田 泰典〈兵庫県立大学〉
はじめに
1ショットピーニング技術
2異種薄板の突合わせ接合
2.1原理と特徴
2.2実施例
2.3応用例
3異種薄板の重合わせ接合
3.1原理と特徴
3.2実施例
3.3応用例
おわりに
第6章金属材料と異種材料の一体化
第1節セラミックスと金属の結合
菅沼 克昭〈大阪大学〉
はじめに
1界面形成化学の理解
2界面の物理的な接触
3表面粗さの影響
4熱応力
5接合法
5.1メタライズ法と活性金属法
5.2共融液相接合法
5.3高圧鋳造接合法(SQ接合法)
5.4固相接合法
5.5フィールドアシスト接合法
まとめ
第2節高周波電磁誘導加熱(IH)を使った木材や金属などの瞬間接着
森田 茂〈豊幸電子(株)〉
はじめに
1解体性接着剤
2オールオーバー工法と電磁誘導加熱
おわりに
第3節ゴム表面への薄膜金属層 形成技術
渡辺聡志〈(有)材料技術研究所〉
1技術の概要
2PVDおよびスパッタリング
3スパッタ対象物としてのゴムの性質と構造
4実用的な金属薄膜層を形成させるための技術要素
5金属層がゴムの変形に追随できる理由
6金属層形成による高付加価値の獲得
7まとめそして展望
第7章各技術要素における一体化の参考例
第1節分子接合技術
森 邦夫〈(株)いおう化学研究所〉
はじめに
1分子接合技術の理論(原理と特徴)
1.1従来の接合技術
1.2分子接合技術
1.3分子接着接合の特徴
2使い方と実施例
2.1材料のOH基化と分子接着剤の導入
2.2接着体が流動体の場合
2.3接着体が非流動体の場合
2.4被着体と接着体の両方が非流動体の場合
おわりに
第2節植物由来超強力接着剤
金子大作〈北陸先端科学技術大学院大学〉
はじめに
1ポリフェノール類からのモノマーの選定と重合
2植物由来接着剤の接着特性
3カテコール性接着樹脂のその他応用例
4将来に向けた新規分子設計
終わりに
第3節3次元表面加飾技術
三浦 高行〈布施真空(株)〉
はじめに
13次元加飾工法(Three dimension Overlay Method = TOM工法)
1.1原理とプロセス
1.2特徴
1.3実用化例
2転写TOM工法
3他の加飾工法との位置付
3.1インサートモールド
3.2インモールド
3.3水圧転写
3.4位置付
4課題とソリューション
4.1Collaboration
4.2Trilogy
おわりに
第4節金属ナノ粒子によるスマート微細接合
竹本 正〈大阪大学〉
はじめに
1金属ナノ粒子スマート接合の原理と用途
2金属ナノ粒子を用いた低温焼結
2.1技術の概要
2.2金属ナノペースト配線
2.3ナノ粒子低温接合
2.4導電性接着
まとめ
第5節自己組織化工法によるマイクロ接合・接着技術
安田 清和〈名古屋大学〉
はじめに
1自己組織化工法
1.1自己組織化工法の原理
1.2自己組織化工法の特徴
2使い方(プロセス、材料、条件)
2.1材料
2.2加熱方法・加熱プロセス
3実施例
3.1基板上リード端子のペリフェラル接続
3.2半導体パッケージ部品のアレイ接続
4工法評価
4.1X線による評価
4.2流体シミュレーションによる評価
5展望
おわりに
第6節無機材料ウエハの表面活性化常温接合
須賀 唯知〈東京大学〉
はじめに
1無機材料を対象とした接合技術
2従来の無機材料ウエハ接合技術
3表面活性化常温接合SAB
4無機材料ウエハに対する表面活性化接合技術
結言
第7節金属薄膜を用いた原子拡散接合法によるウエハの室温接合
島津 武仁〈東北大学〉
はじめに
1基本的な接合方法
2接合薄膜の構造と原子拡散係数
3接合原理
4接合できるウエハの材質と接合力
5表面粗さと接合に必要な膜厚
6接合雰囲気と接合
まとめ



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