JPH05162207A - Cfrp構造体と加硫ゴムとの接合方法 - Google Patents
Cfrp構造体と加硫ゴムとの接合方法Info
- Publication number
- JPH05162207A JPH05162207A JP3332392A JP33239291A JPH05162207A JP H05162207 A JPH05162207 A JP H05162207A JP 3332392 A JP3332392 A JP 3332392A JP 33239291 A JP33239291 A JP 33239291A JP H05162207 A JPH05162207 A JP H05162207A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vulcanized rubber
- cfrp
- adhesive
- structural body
- cfrp structure
- Prior art date
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
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- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 肉厚に制約を受けることなくCFRP構造体
と加硫ゴムとの接合を行え、かつ、接着強度、機械的強
度および外観の確保を図る。 【構成】 円筒状のCFRP構造体1は炭素繊維2の連
続糸を巻き付け、編み上げ、あるいは両者の組み合わせ
によって網目状に交絡させた補強材3を有し、その両端
部内に、予め外周に加硫ゴム4を加硫接着した金属製の
短筒部材を圧入して、これらCFRP構造体1の内周面
と加硫ゴム4との間に接着剤7を介在させ、これをコイ
ル8により誘導加熱して接着剤7を活性化させ、CFR
P構造体1と加硫ゴム4とを接着させる。
と加硫ゴムとの接合を行え、かつ、接着強度、機械的強
度および外観の確保を図る。 【構成】 円筒状のCFRP構造体1は炭素繊維2の連
続糸を巻き付け、編み上げ、あるいは両者の組み合わせ
によって網目状に交絡させた補強材3を有し、その両端
部内に、予め外周に加硫ゴム4を加硫接着した金属製の
短筒部材を圧入して、これらCFRP構造体1の内周面
と加硫ゴム4との間に接着剤7を介在させ、これをコイ
ル8により誘導加熱して接着剤7を活性化させ、CFR
P構造体1と加硫ゴム4とを接着させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCFRP構造体と加硫ゴ
ムとの接合方法に関する。
ムとの接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CFRP構造体と加硫ゴムとの接合方法
としては、例えば特開平3−221434号公報に示さ
れているように、CFRP構造体と加硫ゴムとの間に導
電性材料を接着剤と共に挾んで、これらCFRP構造体
と加硫ゴムとを圧着し、導電性材料を高周波誘導加熱に
より発熱させて接着剤を活性化することにより、これら
CFRP構造体と加硫ゴムとを接合する方法が知られて
いる。
としては、例えば特開平3−221434号公報に示さ
れているように、CFRP構造体と加硫ゴムとの間に導
電性材料を接着剤と共に挾んで、これらCFRP構造体
と加硫ゴムとを圧着し、導電性材料を高周波誘導加熱に
より発熱させて接着剤を活性化することにより、これら
CFRP構造体と加硫ゴムとを接合する方法が知られて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】接着剤に介在した導電
性材料を誘導加熱により発熱させるためには、誘導加熱
装置のコイルをCFRP構造体の外周側に配置して、C
FRP構造体の外側から誘導加熱する関係上、CFRP
構造体の厚み寸法が大きくなると電磁波が接着剤内の導
電性材料にまで到達せず、発熱効果の向上は期待できな
くなって、CFRP構造体の肉厚に自ずと限界が生じて
しまう。
性材料を誘導加熱により発熱させるためには、誘導加熱
装置のコイルをCFRP構造体の外周側に配置して、C
FRP構造体の外側から誘導加熱する関係上、CFRP
構造体の厚み寸法が大きくなると電磁波が接着剤内の導
電性材料にまで到達せず、発熱効果の向上は期待できな
くなって、CFRP構造体の肉厚に自ずと限界が生じて
しまう。
【0004】そこで、本発明はCFRP構造体の肉厚に
制約を受けることなく、該CFRP構造体と加硫ゴムと
を効果的に接合することができる方法を提供するもので
ある。
制約を受けることなく、該CFRP構造体と加硫ゴムと
を効果的に接合することができる方法を提供するもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】樹脂材層に炭素繊維の連
続糸を網目状に交絡させた補強材を有するCFRP構造
体と加硫ゴムとを接着剤を介して圧着し、誘導加熱によ
り前記補強材を発熱させ、接着剤を活性化させて接着さ
せるようにしている。
続糸を網目状に交絡させた補強材を有するCFRP構造
体と加硫ゴムとを接着剤を介して圧着し、誘導加熱によ
り前記補強材を発熱させ、接着剤を活性化させて接着さ
せるようにしている。
【0006】
【作用】CFRP構造体と加硫ゴムとを接着剤を介し圧
着した状態で誘導加熱すると、CFRP構造体の補強材
の炭素繊維が交絡した接点部分で短絡によるスパークが
生じ、このスパークは網目状に形成されてCFRP構造
体の全体に散在する各接点部分で発生するため、CFR
P構造体の全体が均一、かつ、急速に加熱され、接着面
の全面に亘って瞬時に接着反応が生じ、CFRP構造体
と加硫ゴムとが強固に接着される。また、前記補強材が
炭素繊維の連続糸で網目状に交絡,形成されていて、C
FRP構造体内に炭素繊維の端部が無数に散在したり、
集中することがないため、部分的に異常な発熱が生じて
樹脂材の熱分解を伴うことがない。
着した状態で誘導加熱すると、CFRP構造体の補強材
の炭素繊維が交絡した接点部分で短絡によるスパークが
生じ、このスパークは網目状に形成されてCFRP構造
体の全体に散在する各接点部分で発生するため、CFR
P構造体の全体が均一、かつ、急速に加熱され、接着面
の全面に亘って瞬時に接着反応が生じ、CFRP構造体
と加硫ゴムとが強固に接着される。また、前記補強材が
炭素繊維の連続糸で網目状に交絡,形成されていて、C
FRP構造体内に炭素繊維の端部が無数に散在したり、
集中することがないため、部分的に異常な発熱が生じて
樹脂材の熱分解を伴うことがない。
【0007】
【実施例】先ず、CFRPのような非磁性体を誘導加熱
する場合、ヒステリシス損による発熱がないため全て電
流のジュール熱損に頼ることになる。その上、一般的に
用いられている樹脂材はエポキシ系,フェノール系であ
り、これらは導電性が殆どないため、うず電流損も期待
できない。従って、炭素繊維のうず電流損のみが全ての
発熱源であるから、この炭素繊維の配置が発熱作用に大
きく関わってくる。
する場合、ヒステリシス損による発熱がないため全て電
流のジュール熱損に頼ることになる。その上、一般的に
用いられている樹脂材はエポキシ系,フェノール系であ
り、これらは導電性が殆どないため、うず電流損も期待
できない。従って、炭素繊維のうず電流損のみが全ての
発熱源であるから、この炭素繊維の配置が発熱作用に大
きく関わってくる。
【0008】図1〜3は円筒形に形成したCFRP構造
体1の両端に、各端部にフランジ6を有する金属製の短
筒部材5を加硫ゴム4を介して接続する場合を示してい
る。加硫ゴム4は予め短筒部材5の外周にゴム−金属接
着剤により加硫接着してあり、この短筒部材5を、外周
の加硫ゴム4を弾性変形させてCFRP構造体1の端部
内に圧入配置してある。このCFRP構造体1の端部内
周面には、予め接着剤7を塗布してある。そして、CF
RP構造体1の端部の外周側に高周波誘導加熱装置のコ
イル8を配置し、このコイル8によりCFRP構造体1
の端部を誘導加熱し、接着剤7を活性化させてCFRP
構造体1と加硫ゴム4とを接着させる。
体1の両端に、各端部にフランジ6を有する金属製の短
筒部材5を加硫ゴム4を介して接続する場合を示してい
る。加硫ゴム4は予め短筒部材5の外周にゴム−金属接
着剤により加硫接着してあり、この短筒部材5を、外周
の加硫ゴム4を弾性変形させてCFRP構造体1の端部
内に圧入配置してある。このCFRP構造体1の端部内
周面には、予め接着剤7を塗布してある。そして、CF
RP構造体1の端部の外周側に高周波誘導加熱装置のコ
イル8を配置し、このコイル8によりCFRP構造体1
の端部を誘導加熱し、接着剤7を活性化させてCFRP
構造体1と加硫ゴム4とを接着させる。
【0009】ここで、前記CFRP構造体1は、炭素繊
維2の連続糸を網目状に交絡させた補強材3を備えてい
る。このように炭素繊維2の連続糸を網目状に交絡させ
る方法としては、図4に示すように炭素繊維2の連続糸
に未硬化の樹脂を含浸させながら心棒9に巻き付け、あ
るいは編み上げて形成することができる。このように炭
素繊維2の連続糸を巻き付け、あるいは編み上げて網目
状に交絡させることにより、CFRP構造体1にはマク
ロ的にみて炭素繊維2の偏りがなく、炭素繊維2の交絡
点、即ち、接点がCFRP構造体1の全体に無数に散在
することになり、しかも、このCFRP構造体1に誘導
加熱時に尖端放電を生じる炭素繊維2の端末が存在せ
ず、安定した発熱を行わせることができる。
維2の連続糸を網目状に交絡させた補強材3を備えてい
る。このように炭素繊維2の連続糸を網目状に交絡させ
る方法としては、図4に示すように炭素繊維2の連続糸
に未硬化の樹脂を含浸させながら心棒9に巻き付け、あ
るいは編み上げて形成することができる。このように炭
素繊維2の連続糸を巻き付け、あるいは編み上げて網目
状に交絡させることにより、CFRP構造体1にはマク
ロ的にみて炭素繊維2の偏りがなく、炭素繊維2の交絡
点、即ち、接点がCFRP構造体1の全体に無数に散在
することになり、しかも、このCFRP構造体1に誘導
加熱時に尖端放電を生じる炭素繊維2の端末が存在せ
ず、安定した発熱を行わせることができる。
【0010】これは、炭素繊維2からなる網目状の補強
材3を形成する場合に、例えば図5,6に示すようにプ
リプレグ法による積層手段、即ち、一旦炭素繊維2の束
を一方向に引き揃え、それに未硬化の樹脂を含浸させて
適当な寸法のシート10を形成し、このシート10を心
棒9に幾重にも積層して円筒状のCFRP構造体11を
構成することも考えられるが、この場合、CFRP構造
体11にはシート10の継目12に炭素繊維2の端末が
集中し、該継目12部分で異常発熱して安定した発熱を
行えなくなってしまう。
材3を形成する場合に、例えば図5,6に示すようにプ
リプレグ法による積層手段、即ち、一旦炭素繊維2の束
を一方向に引き揃え、それに未硬化の樹脂を含浸させて
適当な寸法のシート10を形成し、このシート10を心
棒9に幾重にも積層して円筒状のCFRP構造体11を
構成することも考えられるが、この場合、CFRP構造
体11にはシート10の継目12に炭素繊維2の端末が
集中し、該継目12部分で異常発熱して安定した発熱を
行えなくなってしまう。
【0011】即ち、このCFRP構造体11を誘導加熱
した場合には、シート10の継目12部分では炭素繊維
2の端末が集中しているため、これら炭素繊維2の端末
間で尖端放電や短絡によるスパークが生じ、それ以外の
網目状の交絡部分での発熱温度以上に高温となってしま
い、樹脂が熱分解してCFRP構造体11の強度低下を
来したり、加硫ゴムの熱劣化による強度低下を来してし
まう。この異常発熱を回避するために継目12部分の発
熱温度が低くなるように加熱条件を設定してしまうと、
今度は他の箇所の温度が上昇せず接着剤の接着反応が得
られなくなって、何れも満足な接着物とはなり得なくな
ってしまう。
した場合には、シート10の継目12部分では炭素繊維
2の端末が集中しているため、これら炭素繊維2の端末
間で尖端放電や短絡によるスパークが生じ、それ以外の
網目状の交絡部分での発熱温度以上に高温となってしま
い、樹脂が熱分解してCFRP構造体11の強度低下を
来したり、加硫ゴムの熱劣化による強度低下を来してし
まう。この異常発熱を回避するために継目12部分の発
熱温度が低くなるように加熱条件を設定してしまうと、
今度は他の箇所の温度が上昇せず接着剤の接着反応が得
られなくなって、何れも満足な接着物とはなり得なくな
ってしまう。
【0012】一方、前記実施例にあってはCFRP構造
体1には、前述のように炭素繊維2の端末の散在や集中
がなく、炭素繊維2の交絡点が全体に無数に散在してい
るため、これを誘導加熱した場合に各交絡点で短絡によ
るスパークが生じ、このスパークがCFRP構造体1の
全体に分散して発生するために、見掛け上は均一で急速
な加熱ができることになり、従って、加硫ゴム4との接
着面全面に亘って瞬時に接着剤7の接着反応が生じ、強
固な接着物が得られる。また、CFRP構造体1の全体
で均一な加熱が短時間で行われるため、樹脂の変質,加
硫ゴム4の変質が殆どなく、強度および外観を損なうこ
とはない。
体1には、前述のように炭素繊維2の端末の散在や集中
がなく、炭素繊維2の交絡点が全体に無数に散在してい
るため、これを誘導加熱した場合に各交絡点で短絡によ
るスパークが生じ、このスパークがCFRP構造体1の
全体に分散して発生するために、見掛け上は均一で急速
な加熱ができることになり、従って、加硫ゴム4との接
着面全面に亘って瞬時に接着剤7の接着反応が生じ、強
固な接着物が得られる。また、CFRP構造体1の全体
で均一な加熱が短時間で行われるため、樹脂の変質,加
硫ゴム4の変質が殆どなく、強度および外観を損なうこ
とはない。
【0013】
【表1】
【0014】表1は図1に示した炭素繊維2の連続糸で
網目状の補強材3を形成したCFRP構造体1を用いた
試験体を誘導加熱により加硫ゴム4と接着した場合と、
図5,6に示すプリプレグ法を採用して円筒状に形成し
たCFRP構造体11を用いた図1と同様の試験体を同
一条件で誘導加熱して接着した場合とにおける外観品
質,表面温度,加硫ゴムとの接着性を確認した結果を対
比して示したものである。
網目状の補強材3を形成したCFRP構造体1を用いた
試験体を誘導加熱により加硫ゴム4と接着した場合と、
図5,6に示すプリプレグ法を採用して円筒状に形成し
たCFRP構造体11を用いた図1と同様の試験体を同
一条件で誘導加熱して接着した場合とにおける外観品
質,表面温度,加硫ゴムとの接着性を確認した結果を対
比して示したものである。
【0015】なお、接着性の確認は静的な捩り試験を行
い、その時検出された最大トルクと破断の様子をもって
指標したもので、最大トルクは図1に示した試験体の各
2個の平均値、表面温度については各試験体1個につき
2つの接着部(加熱部)があるため、各合計4ケ所の平
均値をとって示している。
い、その時検出された最大トルクと破断の様子をもって
指標したもので、最大トルクは図1に示した試験体の各
2個の平均値、表面温度については各試験体1個につき
2つの接着部(加熱部)があるため、各合計4ケ所の平
均値をとって示している。
【0016】また、各試験体としては、CFRP構造体
1,11の寸法は、外径82.6m/m、肉厚3.0m
/m、長さ200m/mを基準に作製した。加硫ゴム4
は天然ゴムとSBRのブレンド物であり、肉厚は圧入前
が4m/m、圧入後が3m/mになるように設計した。
誘導加熱用のコイル8は内径105m/m、幅25m/
mの円形銅製コイルを作り、それを2巻試験体の2つの
接着部の周囲に囲繞配置した。誘導加熱装置の周波数は
600KHz、最大出力10KWで加熱の際は出力調整
器の目盛を最大にした。表面温度は加熱終了直後に熱電
対温度計を使用して測定した。また、捩り試験は油圧式
の試験機を用い、捩り速度は5deg/minで行っ
た。
1,11の寸法は、外径82.6m/m、肉厚3.0m
/m、長さ200m/mを基準に作製した。加硫ゴム4
は天然ゴムとSBRのブレンド物であり、肉厚は圧入前
が4m/m、圧入後が3m/mになるように設計した。
誘導加熱用のコイル8は内径105m/m、幅25m/
mの円形銅製コイルを作り、それを2巻試験体の2つの
接着部の周囲に囲繞配置した。誘導加熱装置の周波数は
600KHz、最大出力10KWで加熱の際は出力調整
器の目盛を最大にした。表面温度は加熱終了直後に熱電
対温度計を使用して測定した。また、捩り試験は油圧式
の試験機を用い、捩り速度は5deg/minで行っ
た。
【0017】表1から判るように、加熱時間7秒でのC
FRP構造体11の表面温度は、継目が190℃、その
他の箇所が120℃であった。その結果、接着反応は継
目で確認されたにとどまり、捩りトルクは100kgf
・m程度であった。そして、加熱時間を10秒にする
と、継目は完全に熱分解してしまい、捩り試験も不能の
状態になった。
FRP構造体11の表面温度は、継目が190℃、その
他の箇所が120℃であった。その結果、接着反応は継
目で確認されたにとどまり、捩りトルクは100kgf
・m程度であった。そして、加熱時間を10秒にする
と、継目は完全に熱分解してしまい、捩り試験も不能の
状態になった。
【0018】これに対しCFRP構造体1の場合、表面
温度は加熱時間10秒で185℃に達しており、捩りト
ルクは170kgf・mまで向上した。その上、破断の
様子は全て加硫ゴム4の凝集破壊となっていることか
ら、CFRP構造体1が全体的に均一に加熱されている
ことが裏付けられた。また、CFRP構造体1の外観に
は何等変質は見られなかった。
温度は加熱時間10秒で185℃に達しており、捩りト
ルクは170kgf・mまで向上した。その上、破断の
様子は全て加硫ゴム4の凝集破壊となっていることか
ら、CFRP構造体1が全体的に均一に加熱されている
ことが裏付けられた。また、CFRP構造体1の外観に
は何等変質は見られなかった。
【0019】なお、以上はCFRP構造体1として円筒
状に形成したものを例示したが、この他、板状に形成し
たものでもよく、何れの場合にあっても補強材3とし
て、炭素繊維2の連続糸を巻き付け、編み上げ、あるい
はこれら両者の組み合わせにより網目状に交絡させるも
のである。
状に形成したものを例示したが、この他、板状に形成し
たものでもよく、何れの場合にあっても補強材3とし
て、炭素繊維2の連続糸を巻き付け、編み上げ、あるい
はこれら両者の組み合わせにより網目状に交絡させるも
のである。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、CFRP
構造体は炭素繊維の連続系を用いて、これを網目状に交
絡させて形成した補強材を備えていて、誘導加熱時に短
絡によるスパークが発生する炭素繊維の交絡点を全体に
無数に分散させることができ、しかも、尖端放電の原因
となる炭素繊維の端末の集合部等が全くないため、誘導
加熱により急速にかつ均一に加熱することができる。こ
の結果、短時間でCFRP構造体と加硫ゴムとを接合す
ることができると共に、CFRP構造体,加硫ゴムの熱
劣化を最小限に抑えることができ、しかも、該CFRP
構造体の外観を損なうこともないという優れた実用効果
を有する。
構造体は炭素繊維の連続系を用いて、これを網目状に交
絡させて形成した補強材を備えていて、誘導加熱時に短
絡によるスパークが発生する炭素繊維の交絡点を全体に
無数に分散させることができ、しかも、尖端放電の原因
となる炭素繊維の端末の集合部等が全くないため、誘導
加熱により急速にかつ均一に加熱することができる。こ
の結果、短時間でCFRP構造体と加硫ゴムとを接合す
ることができると共に、CFRP構造体,加硫ゴムの熱
劣化を最小限に抑えることができ、しかも、該CFRP
構造体の外観を損なうこともないという優れた実用効果
を有する。
【図1】本発明の一実施例を示す一部破断斜視図。
【図2】図1の断面部分の拡大図。
【図3】同実施例の方法に用いられるCFRP構造体の
一部破断斜視図。
一部破断斜視図。
【図4】図3に示すCFRP構造体の形成方法の一例を
示す説明図。
示す説明図。
【図5】本発明の方法に対比して用いられるCFRP構
造体の一部破断斜視図。
造体の一部破断斜視図。
【図6】図5に示すCFRP構造体の形成方法を示す説
明図。
明図。
1…CFRP構造体、2…炭素繊維、3…補強材、4…
加硫ゴム、7…接着剤。
加硫ゴム、7…接着剤。
Claims (1)
- 【請求項1】 樹脂材層に炭素繊維の連続糸を網目状に
交絡させた補強材を有するCFRP構造体と加硫ゴムと
を接着剤を介して圧着し、誘導加熱により前記補強材を
発熱させ、接着剤を活性化させて接着することを特徴と
するCFRP構造体と加硫ゴムとの接合方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3332392A JPH05162207A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | Cfrp構造体と加硫ゴムとの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3332392A JPH05162207A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | Cfrp構造体と加硫ゴムとの接合方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05162207A true JPH05162207A (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=18254462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3332392A Pending JPH05162207A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | Cfrp構造体と加硫ゴムとの接合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05162207A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5575869A (en) * | 1993-03-29 | 1996-11-19 | Kinugawa Rubber Ind. Co., Ltd. | Method of producing vibration insulator |
EP1892078A1 (de) * | 2006-08-26 | 2008-02-27 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Vorformen von Kohlenstofffaser-Halbzeugen für die Herstellung von Faserverbundbauteilen |
-
1991
- 1991-12-17 JP JP3332392A patent/JPH05162207A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5575869A (en) * | 1993-03-29 | 1996-11-19 | Kinugawa Rubber Ind. Co., Ltd. | Method of producing vibration insulator |
EP1892078A1 (de) * | 2006-08-26 | 2008-02-27 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Vorformen von Kohlenstofffaser-Halbzeugen für die Herstellung von Faserverbundbauteilen |
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