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JP7448115B2 - Loading platform for transporting earth and sand, etc. and its manufacturing method - Google Patents
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Loading platform for transporting earth and sand, etc. and its manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は土砂等運搬用荷台及びその製造方法に関し、より具体的には、土砂等を運搬するダンプカーの荷台やパワーショベルのショベル部等及びこれらの製造方法に関する。 The present invention relates to a loading platform for transporting earth and sand, and a method for manufacturing the same, and more specifically to a loading platform for a dump truck, a shovel section for a power shovel, etc. for transporting earth and sand, and a method for manufacturing these.

土木建築業界においては大量の土砂貨物等を運搬することが必要不可欠であり、当該土砂貨物等の運搬に関しては、様々な観点からの改善要求が存在する。例えば、ダンプカーの荷台として一般的に用いられているのは鋼板であるが、鉄鋼製の荷台は高重量となる。一方で、道路を走行する際の車両の総重量は道路交通法で上限が定められており、一度により多くの砂利や土砂等を運搬するためには、車両自体を軽量化する必要がある。 In the civil engineering and construction industry, it is essential to transport large amounts of earth and sand cargo, and there are demands for improvement from various viewpoints regarding the transportation of the earth and sand cargo. For example, a steel plate is generally used as a loading platform for a dump truck, but a loading platform made of steel is heavy. On the other hand, the total weight of a vehicle when driving on a road is limited by the Road Traffic Act, and in order to transport more gravel, earth, and the like at one time, it is necessary to reduce the weight of the vehicle itself.

ここで、荷台をアルミニウム合金製とすれば、車両の軽量化を図ることができるが、アルミニウム合金材の耐摩耗性は鉄鋼材と比較して大幅に低く、砂利や土砂を繰り返し積載及び荷下ろしすると摩耗の進行が深刻となる。当該摩耗を考慮するとアルミニウム合金板の厚さを増加させる必要があり、重量増となることに加え、アルミニウム合金板表面における土砂等の滑り性は悪く、荷台の傾斜を急にしないと土砂貨物等を円滑に荷下ろしできないという問題があった。 If the loading platform is made of aluminum alloy, it is possible to reduce the weight of the vehicle, but the wear resistance of aluminum alloy material is significantly lower than that of steel material, and gravel and earth are repeatedly loaded and unloaded. Then, the progress of wear becomes serious. Taking this wear into consideration, it is necessary to increase the thickness of the aluminum alloy plate, which not only increases the weight, but also the slipperiness of dirt, etc. on the surface of the aluminum alloy plate is poor, and if the loading platform is not steeply sloped, dirt and sand cargo etc. There was a problem that unloading could not be carried out smoothly.

これに対し、特許文献1(特開平10-181417号公報)においては、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された傾斜荷台付き車両の荷台床面に、積載物の滑り性が優れ且つ耐摩耗性の優れた樹脂材料でなる板を付着させて成り、前記樹脂材料は高分子ポリエチレンから成ることを特徴とする傾斜荷台付き車両の荷台構造、が提案されている。また、当該荷台構造においては、樹脂材料にフッ素樹脂を用いることも提案されている。 On the other hand, in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-181417), the floor surface of a vehicle with an inclined loading platform made of aluminum or aluminum alloy has excellent sliding properties for loaded objects and excellent wear resistance. A loading platform structure for a vehicle with an inclined loading platform has been proposed, in which a plate made of a resin material is attached thereto, and the resin material is made of high molecular weight polyethylene. Furthermore, in the carrier structure, it has also been proposed to use fluororesin as the resin material.

前記特許文献1に記載の荷台構造においては、鋼板床面構造のダンプトラックと同じ滑り性と耐摩耗性を維持し、荷台全体を大きく軽量化でき、長期間実用的な使用に耐え、法律によって規制された重量内で、従来のものより多くの砂利や土砂等を運搬することができる、とされている。 The loading platform structure described in Patent Document 1 maintains the same slipperiness and wear resistance as a dump truck with a steel plate floor structure, can greatly reduce the weight of the entire loading platform, can withstand long-term practical use, and is compliant with the law. It is said to be able to transport more gravel, earth and sand than conventional models within a regulated weight.

特開平10-181417号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-181417

しかしながら、土砂貨物等の運搬に関しては、ダンプカー等の荷台への付着残土によって積載可能量が減少し、運搬効率が悪化するという問題も存在する。また、当該運搬効率の悪化に起因して、過剰な運搬回数の増加、付着残土除去のための清掃による運搬稼働率の低下、車両消費燃料の増加等が生じており、これらの改善が切望されている。 However, when transporting earth and sand cargo, etc., there is a problem in that residual soil adhering to the loading platform of a dump truck or the like reduces the loadable amount and deteriorates transport efficiency. In addition, due to the deterioration of transportation efficiency, there has been an increase in the number of excessive transportations, a decrease in transportation operation efficiency due to cleaning to remove adhering soil, and an increase in vehicle fuel consumption, so improvements in these areas are desperately needed. ing.

これに対し、上記特許文献1に記載の荷台構造においては、荷台への付着残土の抑制については全く考慮されていない。また、付着残土の問題は、アルミニウム合金製の荷台と比較すると良好な滑り性を確保できる鉄鋼製の荷台について顕在化しており、鋼板床面構造の荷台においても、付着残土による運搬効率の悪化を十分に抑制することができない。具体的には、鋼板床面構造の荷台を用いた場合であっても、平均で積載した土砂の約5%が付着残土となってしまう。これは、積載効率が95%となることを意味しており、土木建築業界における土砂運搬の総量を考慮すると、経済的損失は極めて大きい。 On the other hand, in the loading platform structure described in Patent Document 1, no consideration is given to suppressing residual soil adhering to the loading platform. In addition, the problem of soil adhesion has become more apparent with steel loading platforms, which can ensure better slipperiness than aluminum alloy loading platforms, and even loading platforms with steel plate floor structures are susceptible to deterioration in transport efficiency due to retained soil. cannot be suppressed sufficiently. Specifically, even when a loading platform with a steel plate floor structure is used, on average about 5% of the loaded earth and sand becomes stuck soil. This means that the loading efficiency is 95%, and when considering the total amount of earth and sand transported in the civil engineering and construction industry, the economic loss is extremely large.

更に、前記特許文献1に記載の荷台構造においては、樹脂板がアルミニウム製荷台の床面にリベットやビスで機械的に締結されている。リベットやビスの使用は荷台構造の重量を増加させるだけでなく、金属材と比較して強度が低い樹脂板に亀裂等が生じやすく、土砂等を運搬するという極めて過酷な使用環境下において、長期信頼性を担保することができない。また、締結部の隙間を完全にシールすることは困難であり、当該隙間からの土砂等の侵入により、樹脂材が破断する虞がある。また、樹脂板をリベットやビス等で金属材に機械的に締結する場合、接合部の強度及び信頼性を担保するためには樹脂材を厚くする必要がある。その結果、荷台の積載効率(容積及び重量)が悪化することに加え、材料コストや運搬コストも増加する。 Furthermore, in the loading platform structure described in Patent Document 1, the resin plate is mechanically fastened to the floor surface of the aluminum loading platform using rivets or screws. The use of rivets and screws not only increases the weight of the loading platform structure, but also tends to cause cracks in the resin plate, which has lower strength than metal materials, and can be Reliability cannot be guaranteed. Furthermore, it is difficult to completely seal the gap between the fastening portions, and there is a risk that the resin material may break due to intrusion of earth and sand through the gap. Furthermore, when mechanically fastening a resin plate to a metal material using rivets, screws, etc., it is necessary to make the resin material thick in order to ensure the strength and reliability of the joint. As a result, the loading efficiency (volume and weight) of the loading platform deteriorates, and material costs and transportation costs also increase.

ここで、滑り性や耐久性等の観点からは樹脂材としてフッ素樹脂製の板材を用いることが好ましいが、フッ素樹脂は難接合材であり、リベットやビス等を用いることなくフッ素樹脂板を金属材に接合し、当該接合部に高い強度と長期信頼性を付与できる簡便な接合方法は存在しないのが現状である。 Here, from the viewpoint of slipperiness and durability, it is preferable to use a fluororesin plate material as the resin material, but fluororesin is a difficult-to-join material, so it is possible to connect a fluororesin plate to metal without using rivets or screws. At present, there is no simple method of joining materials that can provide high strength and long-term reliability to the joint.

以上のような従来技術における問題点に鑑み、本発明の目的は、鋼板床面構造の荷台と比較しても付着残土を効率的に抑制することができ、土砂等を繰り返し運搬しても当該効果を維持することができる土砂等運搬用荷台及びその効率的な製造方法を提供することにある。 In view of the problems in the prior art as described above, an object of the present invention is to be able to efficiently suppress the adhering residual soil even when compared to a loading platform with a steel plate floor structure, and to prevent the accumulation of soil even when repeatedly transporting earth and sand. It is an object of the present invention to provide a loading platform for transporting earth and sand, etc., which can maintain its effectiveness, and an efficient manufacturing method thereof.

本発明者は上記目的を達成すべく、土砂等運搬用荷台の構造等について鋭意研究を重ねた結果、鉄鋼製荷台の内側表面にフッ素樹脂材を直接接合し、鉄鋼製荷台からフッ素樹脂材を剥離させると、フッ素樹脂材が鉄鋼製荷台の表面から繊維状に伸長する程度にまで、当該接合部の強度を増加させること等が効果的であることを見出し、本発明に到達した。 In order to achieve the above object, the present inventor has conducted intensive research on the structure of loading platforms for transporting earth and sand, etc., and as a result, has directly bonded a fluororesin material to the inner surface of a steel loading platform, and removed the fluororesin material from the steel loading platform. We have discovered that it is effective to increase the strength of the joint to the extent that the fluororesin material extends in the form of fibers from the surface of the steel loading platform when it is peeled off, and has arrived at the present invention.

即ち、本発明は、
鉄鋼製荷台の内側表面にフッ素樹脂材が設けられ、
前記鉄鋼製荷台と前記フッ素樹脂材が直接に接合された接合部を有し、
前記接合部において前記鉄鋼製荷台から前記フッ素樹脂材を剥離させると、前記フッ素樹脂材が前記鉄鋼製荷台の表面から繊維状に伸長すること、
を特徴とする土砂等運搬用荷台、を提供する。
That is, the present invention
A fluororesin material is provided on the inner surface of the steel loading platform,
The steel loading platform and the fluororesin material have a joint portion directly joined to each other,
When the fluororesin material is peeled off from the steel loading platform at the joint, the fluororesin material extends in a fibrous form from the surface of the steel loading platform;
To provide a loading platform for transporting earth and sand, etc., which is characterized by:

本発明の土砂等運搬用荷台においては、鉄鋼製荷台の内側表面にフッ素樹脂材がリベットやビス等を用いることなく直接接合されていることから、接合に起因する重量増加がない。加えて、フッ素樹脂材を薄くすることができ、フッ素樹脂材の接合に起因する重量増加を抑制することができる。また、鉄鋼製荷台の内側表面とフッ素樹脂材が直接接合されていることは、当該内側表面とフッ素樹脂材の表面とが完全に密着していることを意味しており、細かな土砂等であっても、鉄鋼製荷台とフッ素樹脂材との間に侵入することはない。また、本発明において、「土砂等運搬用荷台」とは、ダンプカー等の荷台に限られず、例えば、パワーショベルのショベル部やアスファルトフィニッシャのホッパ等を含むものである。 In the loading platform for transporting earth and sand of the present invention, the fluororesin material is directly bonded to the inner surface of the steel loading platform without using rivets, screws, etc., so there is no weight increase due to bonding. In addition, the fluororesin material can be made thinner, and weight increase due to bonding of the fluororesin materials can be suppressed. In addition, the fact that the inner surface of the steel loading platform and the fluororesin material are directly bonded means that the inner surface and the surface of the fluororesin material are in complete contact with each other. Even if there is, it will not get between the steel loading platform and the fluororesin material. Furthermore, in the present invention, the term "loading platform for transporting earth and sand, etc." is not limited to the loading platform of a dump truck or the like, but includes, for example, the shovel section of a power shovel, the hopper of an asphalt finisher, and the like.

また、鉄鋼製荷台の内側表面とフッ素樹脂材とは、鉄鋼製荷台からフッ素樹脂材を剥離させると、フッ素樹脂材が鉄鋼製荷台の表面から繊維状に伸長する程度にまで強固に接合されており、土砂等を繰り返し運搬する過酷な使用環境においても長期の信頼性を有している。ここで、本発明の土砂等運搬用荷台は、本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法によって好適に得ることができ、鉄鋼製荷台の表面とフッ素樹脂材との強固な接合部は、例えば、レーザ照射を用いた直接接合によって形成させることができる。 In addition, the inner surface of the steel loading platform and the fluororesin material are firmly bonded to the extent that when the fluororesin material is peeled off from the steel loading platform, the fluororesin material extends from the surface of the steel loading platform in the form of fibers. It has long-term reliability even in harsh operating environments where earth and sand are repeatedly transported. Here, the loading platform for transporting earth and sand of the present invention can be suitably obtained by the manufacturing method of the loading platform for transporting earth and sand of the present invention, and the strong joint between the surface of the steel loading platform and the fluororesin material is, for example, , it can be formed by direct bonding using laser irradiation.

本発明の土砂等運搬用荷台においては、前記フッ素樹脂材の厚さが5mm以下であること、が好ましい。本発明の土砂等運搬用荷台においては、鉄鋼製荷台の内側表面にフッ素樹脂材がリベットやビス等を用いることなく直接接合されていることから、フッ素樹脂材を薄くすることができ、フッ素樹脂材の厚さを5mm以下とすることで、フッ素樹脂材に起因する土砂等運搬用荷台の内容積の低減及び重量増加を抑制することができる。フッ素樹脂材の厚さは0.5~1.5mmとすることがより好ましく、0.8~1.0mmとすることが最も好ましい。 In the loading platform for transporting earth and sand of the present invention, it is preferable that the thickness of the fluororesin material is 5 mm or less. In the loading platform for transporting earth and sand of the present invention, the fluororesin material is directly bonded to the inner surface of the steel loading platform without using rivets or screws, so the fluororesin material can be made thinner, and the fluororesin material can be made thinner. By setting the thickness of the material to 5 mm or less, it is possible to suppress a reduction in the internal volume and an increase in weight of the loading platform for transporting earth and sand caused by the fluororesin material. The thickness of the fluororesin material is more preferably 0.5 to 1.5 mm, most preferably 0.8 to 1.0 mm.

本発明の土砂等運搬用荷台においては、前記接合部において、前記鉄鋼製荷台の表面に金属酸化物粒子からなる金属酸化物層を有すること、が好ましい。当該金属酸化物層は金属酸化物粒子のクラスターからなり、そのような構成を有する金属酸化物層によって鉄鋼製荷台の表面とフッ素樹脂材との接合強度を飛躍的に向上させることができる。より具体的には、フッ素樹脂材のC-F結合の解離が金属酸化物粒子クラスターによって促進され、効率的に強固な接合部を得ることができる。 In the loading platform for transporting earth and sand of the present invention, it is preferable that the surface of the steel loading platform has a metal oxide layer made of metal oxide particles in the joint portion. The metal oxide layer is composed of clusters of metal oxide particles, and the metal oxide layer having such a structure can dramatically improve the bonding strength between the surface of the steel loading platform and the fluororesin material. More specifically, the metal oxide particle clusters promote the dissociation of C—F bonds in the fluororesin material, making it possible to efficiently obtain a strong joint.

ここで、金属酸化物層の表面の最大高さ(Sz)は50nm~3μmであることが好ましい。金属材側の被接合界面となる金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm~3μmとすることで、金属酸化物粒子クラスターとフッ素樹脂材との密着性を担保することができる。 Here, the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide layer is preferably 50 nm to 3 μm. By setting the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster, which forms the interface to be joined on the metal material side, to 50 nm to 3 μm, it is possible to ensure the adhesion between the metal oxide particle cluster and the fluororesin material. can.

また、本発明の土砂等運搬用荷台においては、前記金属酸化物粒子の粒径が50~200nmであること、が好ましい。金属酸化物粒子の粒径を50nm以上とすることで、金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm以上とすることが容易になる。また、金属酸化物粒子の粒径を200nm以下とすることで、金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を3μm以下とすることが容易になる。加えて、金属酸化物粒子の粒径を50~200nmとすることで、当該金属酸化物粒子の表面においてフッ素樹脂材が加熱された際に、当該フッ素樹脂材のC-F結合の解離を促進することができる。C-F結合の解離が促進される理由については必ずしも明らかにはなっていないが、適当な曲率(エネルギー状態)を有する金属酸化物粒子が所謂触媒作用を発現するものと考えられる。 Further, in the loading platform for transporting earth and sand of the present invention, it is preferable that the metal oxide particles have a particle size of 50 to 200 nm. By setting the particle size of the metal oxide particles to 50 nm or more, it becomes easy to set the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster to 50 nm or more. Further, by setting the particle size of the metal oxide particles to 200 nm or less, it becomes easy to control the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster to 3 μm or less. In addition, by setting the particle size of the metal oxide particles to 50 to 200 nm, when the fluororesin material is heated on the surface of the metal oxide particles, dissociation of C-F bonds in the fluororesin material is promoted. can do. The reason why the dissociation of C--F bonds is promoted is not necessarily clear, but it is thought that metal oxide particles having an appropriate curvature (energy state) exhibit a so-called catalytic action.

また、本発明の土砂等運搬用荷台においては、前記フッ素樹脂板が前記鉄鋼製荷台の少なくとも隅角部に設けられていること、が好ましい。土砂等を運搬することによる付着残土は荷台の隅角部に顕著に形成されることから、当該領域にフッ素樹脂板を設けることによって、極めて効果的に付着残土を低減することができる。リベットやビスを用いて機械的に締結する場合、隅角部への接合は平面部への接合と比較すると困難であることに加え、鉄鋼製荷台の表面とフッ素樹脂材との間に隙間が生じやすい。これに対し、本発明の土砂等運搬用荷台においてはフッ素樹脂材が鉄鋼製荷台の内側表面に直接接合されていることから、隅角部であっても平面部と同等の接合部を形成することができる。 Further, in the loading platform for transporting earth and sand of the present invention, it is preferable that the fluororesin plate is provided at least at a corner portion of the steel loading platform. Since adhering residual soil due to transporting earth and sand etc. is noticeably formed in the corner portions of the loading platform, by providing a fluororesin plate in this area, it is possible to reduce the adhering residual soil extremely effectively. When mechanically fastening with rivets or screws, it is difficult to join corners compared to flat parts, and there is a gap between the surface of the steel loading platform and the fluororesin material. Easy to occur. On the other hand, in the loading platform for transporting earth and sand of the present invention, the fluororesin material is directly bonded to the inner surface of the steel loading platform, so even a corner portion forms a joint that is equivalent to a flat surface. be able to.

更に、本発明の土砂等運搬用荷台においては、前記フッ素樹脂材がポリテトラフルオロエチレンであること、が好ましい。ポリテトラフルオロエチレンはフッ素樹脂材のなかでも反応性に乏しく、付着残土をより効率的に抑制することができる。ここで、ポリテトラフルオロエチレンは超難接合材であるが、レーザを用いた直接接合法を用いることで、良好な接合部を形成することができる。 Furthermore, in the loading platform for transporting earth and sand of the present invention, it is preferable that the fluororesin material is polytetrafluoroethylene. Polytetrafluoroethylene has poor reactivity even among fluororesin materials, and can more effectively suppress adhesion of residual soil. Here, although polytetrafluoroethylene is an extremely difficult bonding material, a good bond can be formed by using a direct bonding method using a laser.

また、本発明は、
酸化性雰囲気下において鉄鋼製荷台の内側表面にパルスレーザを照射し、表面改質領域を形成する第一工程と、
前記表面改質領域にフッ素樹脂材を当接させ、被接合界面を形成する第二工程と、
レーザ照射によって前記被接合界面を昇温して接合を達成する第三工程と、を有し、
前記第一工程において、前記表面改質領域に5~500nmの粒径を有する金属酸化物粒子が連続的に接合されてなる金属酸化物粒子クラスターを形成し、
前記金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm~3μmとすること、
を特徴とする土砂等運搬用荷台の製造方法、も提供する。
Moreover, the present invention
A first step of irradiating the inner surface of the steel loading platform with a pulsed laser in an oxidizing atmosphere to form a surface modified region;
a second step of bringing a fluororesin material into contact with the surface modified region to form a bonded interface;
a third step of increasing the temperature of the interface to be bonded by laser irradiation to achieve bonding,
In the first step, forming a metal oxide particle cluster in which metal oxide particles having a particle size of 5 to 500 nm are continuously joined in the surface modification region,
The maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster is 50 nm to 3 μm;
A method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand, etc., is also provided.

本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法においては、第三工程におけるフッ素樹脂材のC-F結合の解離が金属酸化物粒子クラスターによって促進され、効率的に強固な接合部を得ることができる。加えて、金属材側の被接合界面となる金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm~3μmとすることで、金属酸化物粒子クラスターとフッ素樹脂材との密着性を担保することができる。 In the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, the dissociation of C-F bonds in the fluororesin material in the third step is promoted by metal oxide particle clusters, and a strong joint can be efficiently obtained. . In addition, by setting the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster, which is the interface to be joined on the metal material side, to 50 nm to 3 μm, the adhesion between the metal oxide particle cluster and the fluororesin material is ensured. can do.

多くのフッ素樹脂は溶融流動性を有しておらず、被接合界面に空隙がある場合、当該空隙が微小な場合でも密着性に及ぼす影響は大きい。一方で、空隙にフッ素樹脂が隙間なく充填される場合は、当該空隙の存在は接合強度の向上に寄与する。本発明の金属フッ素樹脂直接接合方法においては、金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm以上とすることで、フッ素樹脂の充填によって接合部の強度を向上させることができ、3μm以下とすることで、フッ素樹脂が充填されずに空隙のまま残存することを抑制できる。 Many fluororesins do not have melt flowability, and if there are voids at the interface to be joined, even if the voids are minute, they have a large effect on adhesion. On the other hand, when the voids are filled with the fluororesin without any gaps, the presence of the voids contributes to improving the bonding strength. In the metal fluororesin direct bonding method of the present invention, by setting the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster to 50 nm or more, the strength of the joint can be improved by filling with the fluororesin, By setting the thickness to 3 μm or less, it is possible to prevent the fluororesin from remaining as a void without being filled.

また、本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法においては、第一工程において、酸化性雰囲気下において鉄鋼材の表面にパルスレーザを照射して表面改質領域を形成させることから、表面改質領域の形成に湿式工程を用いる必要が無く、大量かつ効率的に均質な表面改質領域を形成させることができる。加えて、第一工程で使用するレーザ設備を第三工程で使用してもよく、作業効率の向上及び設備導入コストの低減を図ることができる。 In addition, in the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, in the first step, the surface of the steel material is irradiated with a pulsed laser in an oxidizing atmosphere to form a surface-modified region. There is no need to use a wet process to form the regions, and a large amount of homogeneous surface-modified regions can be efficiently formed. In addition, the laser equipment used in the first step may be used in the third step, which can improve work efficiency and reduce equipment introduction costs.

第一工程及び第三工程で用いるレーザは、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に制限されず、従来公知の種々のレーザを用いることができ、例えば、鉄鋼材を効率的に加熱できる半導体レーザを好適に用いることができる。 The laser used in the first step and the third step is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and various conventionally known lasers can be used, such as a semiconductor laser that can efficiently heat steel materials. can be suitably used.

また、本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法においては、前記フッ素樹脂材の厚さを5mm以下とすること、が好ましい。本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法においては、レーザ照射を用いて鉄鋼製荷台の内側表面にフッ素樹脂材を直接接合することから、フッ素樹脂材を薄くすることができ、フッ素樹脂材の厚さを5mm以下とすることで、フッ素樹脂材に起因する土砂等運搬用荷台の内容積の低減及び重量増加を抑制することができる。フッ素樹脂材の厚さは0.5~1.5mmとすることがより好ましく、0.8~1.0mmとすることが最も好ましい。 Further, in the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, it is preferable that the thickness of the fluororesin material be 5 mm or less. In the method of manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, since the fluororesin material is directly bonded to the inner surface of the steel loading platform using laser irradiation, the fluororesin material can be made thinner. By setting the thickness to 5 mm or less, it is possible to suppress a reduction in the internal volume and an increase in weight of the platform for transporting earth and sand due to the fluororesin material. The thickness of the fluororesin material is more preferably 0.5 to 1.5 mm, most preferably 0.8 to 1.0 mm.

また、本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法においては、前記金属酸化物粒子の粒径を50~200nmとすること、が好ましい。金属酸化物粒子の粒径を50nm以上とすることで、金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm以上とすることが容易になる。また、金属酸化物粒子の粒径を200nm以下とすることで、金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を3μm以下とすることが容易になる。加えて、金属酸化物粒子の粒径を50~200nmとすることで、当該金属酸化物粒子の表面においてフッ素樹脂材が加熱された際に、当該フッ素樹脂材のC-F結合の解離を促進することができる。C-F結合の解離が促進される理由については必ずしも明らかにはなっていないが、適当な曲率(エネルギー状態)を有する金属酸化物粒子が所謂触媒作用を発現するものと考えられる。 Further, in the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, it is preferable that the metal oxide particles have a particle size of 50 to 200 nm. By setting the particle size of the metal oxide particles to 50 nm or more, it becomes easy to set the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster to 50 nm or more. Further, by setting the particle size of the metal oxide particles to 200 nm or less, it becomes easy to control the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster to 3 μm or less. In addition, by setting the particle size of the metal oxide particles to 50 to 200 nm, when the fluororesin material is heated on the surface of the metal oxide particles, dissociation of C-F bonds in the fluororesin material is promoted. can do. The reason why the dissociation of C--F bonds is promoted is not necessarily clear, but it is thought that metal oxide particles having an appropriate curvature (energy state) exhibit a so-called catalytic action.

また、本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法においては、前記第三工程において、前記金属酸化物粒子の触媒作用によって前記フッ素樹脂材のC-F結合を解離させ、当該解離によって生成するカルボキシル基等の官能基と前記鉄鋼材に含まれる金属元素とを結合させること、が好ましい。フッ素樹脂材のC-F結合は強固であり、解離させることは極めて困難であるが、金属酸化物粒子の触媒作用を活用することで、効率的にC-F結合を解離させることができる。また、金属酸化物粒子の近傍でC-F結合が解離することで、カルボキシル基等と金属酸化物粒子に含まれる金属元素とを結合させることができる。なお、本発明においては、フッ素樹脂材由来のカルボキシル基等の官能基と鉄鋼材に含まれる金属元素とが結合することで接合が達成されるが、「鉄鋼材に含まれる金属元素」とは、表面改質領域においては金属酸化物粒子に含まれる鉄鋼材由来の金属元素を意味する。 Further, in the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, in the third step, the C--F bond of the fluororesin material is dissociated by the catalytic action of the metal oxide particles, and the carboxyl produced by the dissociation is It is preferable to bond a functional group such as a group with a metal element contained in the steel material. The C--F bonds in fluororesin materials are strong and are extremely difficult to dissociate, but by utilizing the catalytic action of metal oxide particles, the C--F bonds can be efficiently dissociated. Further, by dissociating the C—F bond in the vicinity of the metal oxide particles, carboxyl groups and the like can be bonded to the metal elements contained in the metal oxide particles. In addition, in the present invention, bonding is achieved by combining a functional group such as a carboxyl group derived from a fluororesin material with a metal element contained in the steel material, but the term "metal element contained in the steel material" In the surface modified region, it means a metal element derived from a steel material contained in metal oxide particles.

本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法においては、前記表面改質領域を前記被接合界面の20%以上の面積とすること、が好ましい。表面改質領域を被接合界面の20%以上の面積とすることで、接合部全体として高い継手強度と信頼性を担保することができる。 In the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, it is preferable that the surface modified region has an area of 20% or more of the interface to be joined. By setting the surface modified region to an area of 20% or more of the interface to be joined, high joint strength and reliability can be ensured for the entire joint.

また、本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法においては、第一工程で用いる前記パルスレーザの1パルスの照射エネルギーを0.2~1.0mjとすること、が好ましい。パルスレーザの1パルスの照射エネルギーを0.2~1.0mjとすることで、照射領域に5~500nmの粒径を有する金属酸化物粒子が連続的に接合されてなる金属酸化物粒子クラスターを形成すると共に、当該金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm~3μmとすることができる。 Further, in the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, it is preferable that the irradiation energy of one pulse of the pulsed laser used in the first step is 0.2 to 1.0 mj. By setting the irradiation energy of one pulse of the pulsed laser to 0.2 to 1.0 mj, it is possible to form metal oxide particle clusters in which metal oxide particles having a particle size of 5 to 500 nm are continuously joined in the irradiation area. At the same time, the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster can be set to 50 nm to 3 μm.

また、本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法においては、前記第三工程において、前記被接合界面に5MPa以上の圧力を印加すること、が好ましい。第三工程において被接合界面に5MPa以上の圧力を印加することで、フッ素樹脂材と鉄鋼材(金属酸化物粒子クラスター)を密着させることができ、強固な接合部を得ることができる。加えて、昇温に伴って接合部に気泡等が形成される場合であっても、当該気泡を系外に排出させることができる。 Further, in the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, it is preferable that in the third step, a pressure of 5 MPa or more is applied to the interface to be joined. By applying a pressure of 5 MPa or more to the interface to be joined in the third step, the fluororesin material and the steel material (metal oxide particle cluster) can be brought into close contact, and a strong joint can be obtained. In addition, even if bubbles or the like are formed at the joint as the temperature rises, the bubbles can be discharged out of the system.

また、本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法においては、前記第三工程において、前記フッ素樹脂材が透明な場合は前記フッ素樹脂材側から前記レーザを照射し、前記フッ素樹脂材が不透明な場合は前記鉄鋼材側から前記レーザを照射すること、が好ましい。フッ素樹脂材が透明な場合はフッ素樹脂材側からレーザを照射し、フッ素樹脂材が不透明な場合は鉄鋼材側からレーザを照射することで、被接合界面の温度を効率的に上昇させることができる。また、鉄鋼材側からレーザ照射することにより、フッ素樹脂材の種類に依らず被接合材として用いることができる。更に、鉄鋼材側から加熱することにより、フッ素樹脂材側に空間を設けることができ、必要に応じて当該フッ素樹脂材表面から加圧することができる。 Further, in the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, in the third step, when the fluororesin material is transparent, the laser is irradiated from the fluororesin material side, so that the fluororesin material is opaque. In this case, it is preferable to irradiate the laser from the steel material side. If the fluororesin material is transparent, the temperature of the interface to be joined can be efficiently raised by irradiating the laser from the fluororesin material side, and when the fluororesin material is opaque, by irradiating the laser from the steel material side. can. Moreover, by irradiating the laser from the steel material side, it can be used as a material to be joined regardless of the type of fluororesin material. Furthermore, by heating from the steel material side, a space can be provided on the fluororesin material side, and if necessary, pressure can be applied from the surface of the fluororesin material.

第三工程で使用するレーザには、例えば、矩形ビームを形成した半導体レーザを用いることができる。ここで、フッ素樹脂、特にPTFEは加熱流動性を持たないため、被接合界面に数μm程度のごく僅かの隙間が存在する場合であって良好な密着界面を形成することができず、金属材との接合を達成することができない。従って、加熱されたフッ素樹脂と金属表面とを密着させるために、第三工程においては、レーザ照射により接合界面を最適な温度に昇温した後、直ちにフッ素樹脂と金属表面の密着を促す圧力を印加することが好ましい。 For example, a semiconductor laser that forms a rectangular beam can be used as the laser used in the third step. Here, since fluororesin, especially PTFE, does not have thermal fluidity, it is difficult to form a good adhesion interface even when there is a very small gap of several micrometers at the interface to be joined, and the metal material It is not possible to achieve bonding with. Therefore, in order to bring the heated fluororesin and metal surface into close contact, in the third step, the temperature of the bonding interface is raised to the optimum temperature by laser irradiation, and then pressure is immediately applied to promote close contact between the fluororesin and the metal surface. It is preferable to apply it.

本発明の土砂等運搬用荷台及びその製造方法によれば、鋼板床面構造の荷台と比較しても付着残土を効率的に抑制することができ、土砂等を繰り返し運搬しても当該効果を維持することができる土砂等運搬用荷台及びその効率的な製造方法を提供することができる。 According to the loading platform for transporting earth and sand of the present invention and its manufacturing method, it is possible to efficiently suppress adhering residual soil even when compared to loading platforms with a steel plate floor structure, and the said effect can be maintained even when earth and sand are repeatedly transported. It is possible to provide a loading platform for transporting earth and sand that can be maintained and an efficient manufacturing method thereof.

本発明の土砂等運搬用荷台の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a loading platform for transporting earth and sand, etc. of the present invention. 本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法の工程図である。It is a process diagram of the manufacturing method of the loading platform for transporting earth and sand, etc. of the present invention. ステンレス鋼材表面に形成された表面改質領域のSEM観察画像である。This is a SEM observation image of a surface modified region formed on the surface of a stainless steel material. 表面改質領域の断面のTEM観察画像である。It is a TEM observation image of a cross section of a surface modified region. 実施例で得られた金属フッ素樹脂接合体の外観写真である。It is an appearance photograph of the metal fluororesin bonded body obtained in the example. せん断引張試験後の金属フッ素樹脂接合体の外観写真である。This is a photograph of the appearance of a metal-fluororesin bonded body after a shear tensile test. 金属フッ素樹脂接合体の剥離領域のSTEM-EDS分析結果である。This is a STEM-EDS analysis result of a peeled region of a metal-fluororesin bonded body. 実施例2におけるフッ素樹脂材を取り付けたダンプカー荷台の外観写真である。3 is a photograph of the appearance of a dump truck bed to which a fluororesin material is attached in Example 2. 実施例2における最大傾斜時のダンプカー荷台の状況である。This is the situation of the dump truck platform at the maximum inclination in Example 2. 実施例2における最大傾斜時のダンプカー荷台の隅角部の状況である。It is the situation of the corner part of the dump truck loading platform at the time of the maximum inclination in Example 2. 比較例における最大傾斜時のダンプカー荷台の状況である。This is the situation of the dump truck platform at maximum inclination in a comparative example.

以下、図面を参照しながら本発明の土砂等運搬用荷台及びその製造方法の代表的な実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。また、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、表された各構成要素の寸法やそれらの比は実際のものとは異なる場合もある。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, typical embodiments of a loading platform for transporting earth and sand and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these. In the following description, the same or equivalent parts are given the same reference numerals, and redundant descriptions may be omitted. Further, since the drawings are for conceptually explaining the present invention, the dimensions of the illustrated components and their ratios may differ from the actual ones.

(1)土砂等運搬用荷台
図1は本発明の土砂等運搬用荷台の一例を示す概略図である。図1に示す土砂等運搬用荷台2は、ダンプカーの荷台であり、鉄鋼製荷台4の内側の表面にフッ素樹脂材6が直接接合されている。土砂等運搬用荷台2においては、鉄鋼製荷台4の内側表面にフッ素樹脂材6がリベットやビス等を用いることなく直接接合されていることから、接合に起因する重量増加がない。ここで、鉄鋼製荷台4の内側表面の全域をフッ素樹脂材6で被覆してもよいが、少なくとも、鉄鋼製荷台4の内側の隅角部をフッ素樹脂材6で被覆することが好ましい。
(1) Loading platform for transporting earth and sand, etc. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a loading platform for transporting earth, sand, etc. of the present invention. The loading platform 2 for transporting earth and sand, etc. shown in FIG. 1 is a loading platform for a dump truck, and a fluororesin material 6 is directly bonded to the inner surface of the steel loading platform 4. In the loading platform 2 for transporting earth and sand, the fluororesin material 6 is directly bonded to the inner surface of the steel loading platform 4 without using rivets, screws, etc., so there is no increase in weight due to bonding. Here, the entire inner surface of the steel loading platform 4 may be covered with the fluororesin material 6, but it is preferable to cover at least the inner corner portions of the steel loading platform 4 with the fluororesin material 6.

フッ素樹脂材6の厚さは、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されないが、5mm以下とすることが好ましく、0.5~1.5mmとすることがより好ましく、0.8~1.0mmとすることが最も好ましい。フッ素樹脂材6の厚さを0.5mm以上とすることで、長期間耐用におけるフッ素樹脂材の摩耗及び摩擦による滑り抵抗性の低下を抑制することができ、5mm以下とすることで、容積低下及び重量増による積載効率の低下を抑制することができる。 The thickness of the fluororesin material 6 is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, but it is preferably 5 mm or less, more preferably 0.5 to 1.5 mm, and 0.8 to 1.5 mm. It is most preferable to set it to .0 mm. By setting the thickness of the fluororesin material 6 to 0.5 mm or more, it is possible to suppress a decrease in slip resistance due to wear and friction of the fluororesin material during long-term use, and by setting it to 5 mm or less, the volume can be reduced. Also, it is possible to suppress a decrease in loading efficiency due to an increase in weight.

また、鉄鋼製荷台4の内側の表面とフッ素樹脂材6とは全面に接合部が形成されている必要はなく、使用態様においてフッ素樹脂材6が剥離せず、長期の信頼性を確保できるように接合部を形成させればよい。また、フッ素樹脂材6の外縁部に接合部を形成させることで、土砂等が鉄鋼製荷台4とフッ素樹脂材6の間に侵入することを防止することができる。 Furthermore, there is no need for a joint to be formed on the entire surface of the inner surface of the steel loading platform 4 and the fluororesin material 6, and the fluororesin material 6 does not peel off under the usage conditions, ensuring long-term reliability. What is necessary is to form a joint part. Further, by forming a joint at the outer edge of the fluororesin material 6, it is possible to prevent dirt and the like from entering between the steel loading platform 4 and the fluororesin material 6.

また、フッ素樹脂材6を鉄鋼製荷台4から強制的に剥離させると、フッ素樹脂材6に起因するフッ素樹脂が鉄鋼製荷台4の表面から繊維状に伸長する。これは、難接合材であるフッ素樹脂材6が鉄鋼製荷台4の表面に化学的に強固に接合されていることを意味しており、機械的締結とは全く状態が異なる。 Moreover, when the fluororesin material 6 is forcibly peeled off from the steel loading platform 4, the fluororesin originating from the fluororesin material 6 extends from the surface of the steel loading platform 4 in the form of fibers. This means that the fluororesin material 6, which is a difficult-to-join material, is chemically and firmly joined to the surface of the steel loading platform 4, which is completely different from mechanical fastening.

鉄鋼製荷台4の表面から繊維状に伸長したフッ素樹脂材6を確認する方法は特に限定されず、従来公知の種々の方法で観察すればよい。例えば、フッ素樹脂材6を剥離した鉄鋼製荷台4の表面を適当な顕微鏡等で観察すればよく、荷台の状態で観察する場合は持ち運び可能な顕微鏡を用いることができ、より詳細に観察したい場合は鉄鋼製荷台4の該当箇所を適当に切断し、走査電子顕微鏡を用いて高倍率で観察すればよい。 The method for confirming the fluororesin material 6 extending in the form of fibers from the surface of the steel loading platform 4 is not particularly limited, and may be observed using various conventionally known methods. For example, the surface of the steel loading platform 4 from which the fluororesin material 6 has been peeled off may be observed using an appropriate microscope, etc. When observing the loading platform, a portable microscope can be used, and if you wish to observe in more detail. This can be done by appropriately cutting the relevant portion of the steel loading platform 4 and observing it at high magnification using a scanning electron microscope.

また、接合界面においてはフッ素樹脂材6のC-F結合がC-O-O、C-O及びC=O等の結合に変化している。その結果、例えば、鉄鋼製荷台4の表面から繊維状に伸長したフッ素樹脂材4を元素分析すると、CやOと比較してFの検出量は極めて小さくなる。 Furthermore, at the bonding interface, the C--F bonds of the fluororesin material 6 change to bonds such as C--OO, C--O, and C=O. As a result, for example, when the fluororesin material 4 extending in the form of fibers from the surface of the steel loading platform 4 is subjected to elemental analysis, the amount of F detected is extremely small compared to C and O.

また、土砂等運搬用荷台2の接合部において、鉄鋼製荷台4の表面に金属酸化物粒子からなる金属酸化物層を有することが好ましい。当該金属酸化物層は金属酸化物粒子のクラスターからなり、そのような構成を有する金属酸化物層によって鉄鋼製荷台4の表面とフッ素樹脂材6との接合強度を飛躍的に向上させることができる。より具体的には、フッ素樹脂材6のC-F結合の解離が金属酸化物粒子クラスターによって促進され、効率的に強固な接合部を得ることができる。 Moreover, in the joint part of the loading platform 2 for transporting earth and sand, it is preferable to have a metal oxide layer made of metal oxide particles on the surface of the steel loading platform 4. The metal oxide layer is composed of clusters of metal oxide particles, and the metal oxide layer having such a structure can dramatically improve the bonding strength between the surface of the steel loading platform 4 and the fluororesin material 6. . More specifically, the metal oxide particle cluster promotes the dissociation of the C—F bond in the fluororesin material 6, and a strong joint can be efficiently obtained.

金属酸化物層の表面の最大高さ(Sz)は50nm~3μmであることが好ましい。鉄鋼製荷台4側の被接合界面となる金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm~3μmとすることで、金属酸化物粒子クラスターとフッ素樹脂材6との密着性を担保することができる。 The maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide layer is preferably 50 nm to 3 μm. Adhesion between the metal oxide particle cluster and the fluororesin material 6 is ensured by setting the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster, which is the interface to be joined on the side of the steel loading platform 4, to 50 nm to 3 μm. can do.

また、金属酸化物粒子の粒径は50~200nmであることが好ましい。金属酸化物粒子の粒径を50nm以上とすることで、金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm以上とすることが容易になる。また、金属酸化物粒子の粒径を200nm以下とすることで、金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を3μm以下とすることが容易になる。加えて、金属酸化物粒子の粒径を50~200nmとすることで、当該金属酸化物粒子の表面においてフッ素樹脂材6が加熱された際に、フッ素樹脂材6のC-F結合の解離を促進することができる。C-F結合の解離が促進される理由については必ずしも明らかにはなっていないが、適当な曲率(エネルギー状態)を有する金属酸化物粒子が所謂触媒作用を発現するものと考えられる。 Further, the particle size of the metal oxide particles is preferably 50 to 200 nm. By setting the particle size of the metal oxide particles to 50 nm or more, it becomes easy to set the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster to 50 nm or more. Further, by setting the particle size of the metal oxide particles to 200 nm or less, it becomes easy to control the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster to 3 μm or less. In addition, by setting the particle size of the metal oxide particles to 50 to 200 nm, when the fluororesin material 6 is heated on the surface of the metal oxide particles, dissociation of C--F bonds in the fluororesin material 6 can be prevented. can be promoted. The reason why the dissociation of C--F bonds is promoted is not necessarily clear, but it is thought that metal oxide particles having an appropriate curvature (energy state) exhibit a so-called catalytic action.

また、土砂等運搬用荷台2においては、フッ素樹脂材6がポリテトラフルオロエチレン(PTFE、融点:327℃)であること、が好ましい。ポリテトラフルオロエチレンはフッ素樹脂材のなかでも反応性に乏しく、付着残土をより効率的に抑制することができる。ここで、ポリテトラフルオロエチレンは超難接合材であるが、レーザを用いた直接接合法を用いることで、良好な接合部を形成することができる。その他、フッ素樹脂材としては、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE、融点:220℃)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF、融点:151~178℃)、ポリビニルフルオライド(PVF、融点203℃)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP、融点:250~275℃)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA、融点:302~310℃)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE、融点:218~270℃)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロジオキソール共重合体(TFE/PDD)、クロロトリフルオロエチレン-エチレン共重合体(ECTFE、融点:245℃)などを挙げることができる。 Moreover, in the loading platform 2 for transporting earth and sand, it is preferable that the fluororesin material 6 is polytetrafluoroethylene (PTFE, melting point: 327° C.). Polytetrafluoroethylene has poor reactivity even among fluororesin materials, and can more effectively suppress adhesion of residual soil. Here, although polytetrafluoroethylene is an extremely difficult bonding material, a good bond can be formed by using a direct bonding method using a laser. Other fluororesin materials include, for example, polychlorotrifluoroethylene (PCTFE, melting point: 220°C), polyvinylidene fluoride (PVDF, melting point: 151-178°C), polyvinyl fluoride (PVF, melting point: 203°C), Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP, melting point: 250-275°C), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA, melting point: 302-310°C), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE, melting point: 218-270°C), tetrafluoroethylene-perfluorodioxole copolymer (TFE/PDD), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE, melting point: 245°C), etc. be able to.

(2)土砂等運搬用荷台の製造方法
本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法は鉄鋼製荷台の内側表面にフッ素樹脂材を直接接合することを最大の特徴とするものである。よって、鉄鋼製荷台の製造方法やフッ素樹脂材の加工方法等については、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々の加工方法や製造方法等によって得られるものを使用することができる。
(2) Method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand The main feature of the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention is that a fluororesin material is directly bonded to the inner surface of the steel loading platform. Therefore, the manufacturing method of the steel loading platform, the processing method of the fluororesin material, etc. are not particularly limited as long as they do not impair the effects of the present invention, and those obtained by various conventionally known processing methods and manufacturing methods may be used. can do.

図2は、本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法の工程図である。本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法は、酸化性雰囲気下において鉄鋼製荷台の内側表面にパルスレーザを照射し、表面改質領域を形成する第一工程(S01)と、表面改質領域にフッ素樹脂材を当接させ、被接合界面を形成する第二工程(S02)と、レーザ照射によって被接合界面を昇温して接合を達成する第三工程(S03)と、を有している。以下、各工程について詳述する。 FIG. 2 is a process diagram of the method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand according to the present invention. The method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention includes a first step (S01) of irradiating the inner surface of a steel loading platform with a pulsed laser in an oxidizing atmosphere to form a surface modified region; A second step (S02) of bringing a fluororesin material into contact with the material to form a bonded interface, and a third step (S03) of heating the bonded interface by laser irradiation to achieve bonding. There is. Each step will be explained in detail below.

(1-1)第一工程(S01:表面改質領域形成工程)
第一工程(S01)は、強固な接合界面の形成に寄与する表面改質領域を得るための工程である。表面改質領域には、5~500nmの粒径を有する金属酸化物粒子が連続的に接合されてなる金属酸化物粒子クラスターであって、最大高さ(Sz)が50nm~3μmの金属酸化物粒子クラスターを形成する。
(1-1) First step (S01: Surface modified region formation step)
The first step (S01) is a step for obtaining a surface modified region that contributes to the formation of a strong bonding interface. In the surface modification region, there is a metal oxide particle cluster formed by continuously joining metal oxide particles having a particle size of 5 to 500 nm, and a metal oxide particle cluster with a maximum height (Sz) of 50 nm to 3 μm. Form particle clusters.

金属材側の被接合界面となる金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm~3μmとすることで、第三工程(S03)における金属酸化物粒子クラスターとフッ素樹脂材との密着性を担保することができる。金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm以上とすることで、フッ素樹脂の充填によって接合部の強度を向上させることができ、3μm以下とすることで、フッ素樹脂が充填されずに空隙のまま残存することを抑制できる。より好ましい金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)は100nm~2μmであり、最も好ましい最大高さ(Sz)は200nm~1μmである。 By setting the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster, which becomes the interface to be joined on the metal material side, to 50 nm to 3 μm, the connection between the metal oxide particle cluster and the fluororesin material in the third step (S03) is Adhesion can be ensured. By setting the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster to 50 nm or more, the strength of the joint can be improved by filling with fluororesin, and by setting it to 3 μm or less, the strength of the joint can be improved by filling with fluororesin. It is possible to suppress the occurrence of voids remaining as they are. A more preferable maximum surface height (Sz) of the metal oxide particle cluster is 100 nm to 2 μm, and a most preferable maximum height (Sz) is 200 nm to 1 μm.

また、金属酸化物粒子の粒径を50~200nmとすることが好ましい。金属酸化物粒子の粒径を50nm以上とすることで、金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm以上とすることが容易になる。また、金属酸化物粒子の粒径を200nm以下とすることで、金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を3μm以下とすることが容易になる。加えて、金属酸化物粒子の粒径を50~200nmとすることで、当該金属酸化物粒子の表面においてフッ素樹脂材が加熱された際に、当該フッ素樹脂材のC-F結合の解離を促進することができる。 Further, it is preferable that the particle size of the metal oxide particles is 50 to 200 nm. By setting the particle size of the metal oxide particles to 50 nm or more, it becomes easy to set the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster to 50 nm or more. Further, by setting the particle size of the metal oxide particles to 200 nm or less, it becomes easy to control the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster to 3 μm or less. In addition, by setting the particle size of the metal oxide particles to 50 to 200 nm, when the fluororesin material is heated on the surface of the metal oxide particles, dissociation of C-F bonds in the fluororesin material is promoted. can do.

第一工程(S01)において、具体的には、酸化性雰囲気下において鉄鋼製荷台の内側の表面にパルスレーザを照射する。第一工程で用いるレーザは、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に制限されず、従来公知の種々のレーザを用いることができ、例えば、鉄鋼材を効率的に加熱できる半導体レーザを好適に用いることができる。 In the first step (S01), specifically, a pulsed laser is irradiated onto the inner surface of the steel loading platform in an oxidizing atmosphere. The laser used in the first step is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and various conventionally known lasers can be used. For example, a semiconductor laser that can efficiently heat steel materials is preferably used. be able to.

パルスレーザの1パルスの照射エネルギーは0.2~1.0mjとすることが好ましい。パルスレーザの1パルスの照射エネルギーを0.2~1.0mjとすることで、照射領域に5~500nmの粒径を有する金属酸化物粒子が連続的に接合されてなる金属酸化物粒子クラスターを形成すると共に、当該金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm~3μmとすることができる。 The irradiation energy of one pulse of the pulsed laser is preferably 0.2 to 1.0 mj. By setting the irradiation energy of one pulse of the pulsed laser to 0.2 to 1.0 mj, it is possible to form metal oxide particle clusters in which metal oxide particles having a particle size of 5 to 500 nm are continuously joined in the irradiation area. At the same time, the maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster can be set to 50 nm to 3 μm.

また、酸化性雰囲気の種類は本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、パルスレーザの照射によって鉄鋼材の表面に金属酸化物粒子クラスターが形成される雰囲気とすればよく、例えば、大気中で処理を施せばよい。 Further, the type of oxidizing atmosphere is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and it may be an atmosphere in which metal oxide particle clusters are formed on the surface of the steel material by irradiation with a pulsed laser. All you have to do is process it inside.

また、表面改質領域は鉄鋼材の被接合界面に形成させればよいが、当該表面改質領域を被接合界面の20%以上の面積とすることが好ましい。表面改質領域を被接合界面の20%以上の面積とすることで、接合部全体として高い継手強度と信頼性を担保することができる。また、表面改質領域は面状に形成してもよく、例えば、線状等として適当なパターンを描いてもよい。 Further, the surface modified region may be formed at the interface of the steel materials to be joined, but it is preferable that the surface modified region has an area of 20% or more of the interface to be joined. By setting the surface modified region to an area of 20% or more of the interface to be joined, high joint strength and reliability can be ensured for the entire joint. Further, the surface modified region may be formed in a planar shape, or may be formed into a suitable pattern such as a line shape, for example.

(1-2)第二工程(S02:被接合界面形成工程)
第二工程(S02)は、第一工程(S01)で表面改質領域を形成させた鉄鋼材(鉄鋼製荷台の内側の表面)とフッ素樹脂材とを当接させて、被接合界面を形成させるための工程である。
(1-2) Second process (S02: bonded interface formation process)
In the second step (S02), the steel material (inner surface of the steel loading platform) on which the surface-modified region was formed in the first step (S01) is brought into contact with the fluororesin material to form a bonded interface. This is a process to make it happen.

また、鉄鋼材とフッ素樹脂材とを重ね継手の状態とする場合、どちらか一方又は両方の被接合材の表面に耐熱性ガラス板等を当接させて全面拘束することで、被接合材同士をより密着させることができ、レーザ照射時の被接合界面のずれ等を抑制することができる。なお、耐熱性ガラスはレーザの透過性に優れたものを用いることが好ましい。また、耐熱ガラスを用いなくとも、鋼製のローラーを用いて両部材を密着せしめる加圧を付与することで、レーザ照射による加熱を行った後、直ちに部材密着を実現することができる。加熱後の密着を実現した後は、適切な時間内に接合界面の温度をフッ素樹脂の融点以下に冷却することが望ましい。 In addition, when making a lap joint between steel materials and fluororesin materials, it is possible to bond the materials together by placing a heat-resistant glass plate, etc. in contact with the surface of one or both of the materials to be joined, and restraining the entire surface. can be brought into closer contact with each other, and displacement of the bonded interface during laser irradiation can be suppressed. Note that it is preferable to use heat-resistant glass that has excellent laser transmittance. Moreover, even without using heat-resistant glass, by applying pressure to bring both members into close contact using a steel roller, it is possible to achieve close contact between the members immediately after heating by laser irradiation. After achieving close contact after heating, it is desirable to cool the temperature of the bonding interface to below the melting point of the fluororesin within an appropriate time.

被接合材として用いるフッ素樹脂は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知のフッ素樹脂を用いることができる。当該フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE、融点:327℃)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE、融点:220℃)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF、融点:151~178℃)、ポリビニルフルオライド(PVF、融点203℃)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP、融点:250~275℃)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA、融点:302~310℃)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE、融点:218~270℃)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロジオキソール共重合体(TFE/PDD)、クロロトリフルオロエチレン-エチレン共重合体(ECTFE、融点:245℃)などを挙げることができるが、本発明のフッ素樹脂の接合方法では接着剤を用いることなく高温強度に優れた接合部を得ることができることから、融点の高いポリテトラフルオロエチレン(PTFE、融点:327℃)を用いることが好ましい。ポリテトラフルオロエチレンを用いることで、極めて効率的に鉄鋼製荷台の残土を低減することができる。 The fluororesin used as the material to be joined is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and conventionally known fluororesins can be used. Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE, melting point: 327°C), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE, melting point: 220°C), polyvinylidene fluoride (PVDF, melting point: 151 to 178°C), Polyvinyl fluoride (PVF, melting point: 203°C), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP, melting point: 250-275°C), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA, melting point: 302-275°C) 310°C), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE, melting point: 218-270°C), tetrafluoroethylene-perfluorodioxole copolymer (TFE/PDD), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE, melting point: 245°C), etc. However, since the fluororesin joining method of the present invention allows a joint with excellent high-temperature strength to be obtained without using an adhesive, polytetra It is preferable to use fluoroethylene (PTFE, melting point: 327°C). By using polytetrafluoroethylene, it is possible to extremely efficiently reduce the amount of residual soil on steel loading platforms.

フッ素樹脂材の厚さは、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されないが、5mm以下とすることが好ましく、0.5~1.5mmとすることがより好ましく、0.8~1.0mmとすることが最も好ましい。フッ素樹脂材6の厚さを0.5mm以上とすることで、長期間耐用におけるフッ素樹脂材の摩耗及び摩擦による滑り抵抗性の低下を抑制することができ、5mm以下とすることで、容積低下及び重量増による積載効率の低下を抑制することができる。 The thickness of the fluororesin material is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, but it is preferably 5 mm or less, more preferably 0.5 to 1.5 mm, and 0.8 to 1.5 mm. Most preferably, it is 0 mm. By setting the thickness of the fluororesin material 6 to 0.5 mm or more, it is possible to suppress a decrease in slip resistance due to wear and friction of the fluororesin material during long-term use, and by setting it to 5 mm or less, the volume can be reduced. Also, it is possible to suppress a decrease in loading efficiency due to an increase in weight.

被接合材となる鉄鋼製荷台の材質は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々の鉄鋼材を用いることができ、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼や工具鋼等を用いることができる。耐食性等の観点からはステンレス鋼を用いることが好ましく、耐摩耗性の観点からは工具鋼を用いることが好ましい。 The material of the steel loading platform to be welded is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and various conventionally known steel materials can be used, such as stainless steel, carbon steel, tool steel, etc. can be used. From the viewpoint of corrosion resistance, it is preferable to use stainless steel, and from the viewpoint of wear resistance, it is preferable to use tool steel.

(1-3)第三工程(S03:昇温工程)
第三工程(S03)は、レーザ照射によって第二工程(S02)で形成させた被接合界面を昇温し、接合を達成する工程である。
(1-3) Third step (S03: temperature raising step)
The third step (S03) is a step of increasing the temperature of the bonded interface formed in the second step (S02) by laser irradiation to achieve bonding.

第三工程(S03)においては、フッ素樹脂材が透明な場合はフッ素樹脂材側からレーザを照射し、フッ素樹脂材が不透明な場合は鉄鋼材側からレーザを照射することが好ましい。フッ素樹脂材が透明な場合はフッ素樹脂材側からレーザを照射し、フッ素樹脂材が不透明な場合は鉄鋼材側からレーザを照射することで、被接合界面の温度を効率的に上昇させることができる。また、鉄鋼材側からレーザ照射することにより、フッ素樹脂材の種類に依らず被接合材として用いることができる。更に、鉄鋼材側から加熱することにより、フッ素樹脂材側に空間を設けることができ、必要に応じて当該フッ素樹脂材表面から加圧することができる。 In the third step (S03), if the fluororesin material is transparent, it is preferable to irradiate the laser from the fluororesin material side, and if the fluororesin material is opaque, it is preferable to irradiate the laser from the steel material side. If the fluororesin material is transparent, the temperature of the interface to be joined can be efficiently raised by irradiating the laser from the fluororesin material side, and when the fluororesin material is opaque, by irradiating the laser from the steel material side. can. Moreover, by irradiating the laser from the steel material side, it can be used as a material to be joined regardless of the type of fluororesin material. Furthermore, by heating from the steel material side, a space can be provided on the fluororesin material side, and if necessary, pressure can be applied from the surface of the fluororesin material.

第三工程(S03)においては、被接合界面に5MPa以上の圧力を印加することが好ましい。被接合界面に5MPa以上の圧力を印加することで、フッ素樹脂材と鉄鋼材(鉄鋼材の表面に形成させた金属酸化物粒子クラスター)を密着させることができ、強固な接合部を得ることができる。加えて、昇温に伴って接合部に気泡等が形成される場合であっても、当該気泡を系外に排出させることができる。 In the third step (S03), it is preferable to apply a pressure of 5 MPa or more to the interface to be joined. By applying a pressure of 5 MPa or more to the interface to be joined, the fluororesin material and the steel material (metal oxide particle clusters formed on the surface of the steel material) can be brought into close contact, and a strong joint can be obtained. can. In addition, even if bubbles or the like are formed at the joint as the temperature rises, the bubbles can be discharged out of the system.

金属酸化物粒子クラスターを介してフッ素樹脂材と鉄鋼材とが直接接合された接合部は十分に高い強度を有しているが、加圧工程を加えることで、品質のばらつきを小さくすることができる。当該加圧により、例えば、軟化したフッ素樹脂材が鉄鋼材の熱影響部の範囲を超えて広がることから、鉄鋼材とフッ素樹脂材との接合界面を拡大することができる。 Although the joint where the fluororesin material and steel material are directly joined via metal oxide particle clusters has sufficiently high strength, it is possible to reduce the variation in quality by adding a pressurizing process. can. By applying the pressure, for example, the softened fluororesin material spreads beyond the range of the heat affected zone of the steel material, so that the bonding interface between the steel material and the fluororesin material can be expanded.

被接合界面を加圧する場合、第二工程(S02)において、どちらか一方又は両方の被接合材の表面に耐熱性ガラス板等を当接させて全面拘束することで、より容易に被接合界面を押圧することができる。 When applying pressure to the interface to be joined, in the second step (S02), the surface of one or both of the materials to be joined is brought into contact with a heat-resistant glass plate or the like to restrain the entire surface, thereby making it easier to press the interface to be joined. can be pressed.

なお、レーザ出力、走査速度及び焦点距離等のレーザ照射に関するプロセスパラメータについては、被接合材の種類、大きさ、被接合界面の面積及び継手に要求される機械的性質等に応じて適当に選択すればよい。 Process parameters related to laser irradiation, such as laser output, scanning speed, and focal length, should be selected appropriately depending on the type and size of the materials to be joined, the area of the interface to be joined, and the mechanical properties required for the joint. do it.

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それら設計変更は全て本発明の技術的範囲に含まれる。 Although typical embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these, and various design changes are possible, and all such design changes are included within the technical scope of the present invention. It will be done.

≪実施例1≫
[鋼材へのフッ素樹脂材の直接接合]
本発明の土砂等運搬用荷台の製造方法を用いて、フッ素樹脂材とステンレス鋼材(鉄鋼製荷台の内側表面)との直接接合を行った。フッ素樹脂材はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とし、ニチアス株式会社製のナフロンTOMBO No.9000(板厚1mm)を25mm×50mmに切断して一方の被接合材とした。また、鉄鋼材はSUS304ステンレス鋼(板厚0.5mm)とし、本実施例においては25mm×100mmに切断して鉄鋼製荷台の内側表面に対応する他方の被接合材とした。
≪Example 1≫
[Direct bonding of fluororesin material to steel material]
Using the method of manufacturing a loading platform for transporting earth and sand of the present invention, a fluororesin material and a stainless steel material (inner surface of a steel loading platform) were directly joined. The fluororesin material is polytetrafluoroethylene (PTFE), and Naflon TOMBO No. 1 manufactured by Nichias Corporation is used. 9000 (plate thickness: 1 mm) was cut into 25 mm x 50 mm to obtain one of the materials to be joined. Further, the steel material was SUS304 stainless steel (plate thickness 0.5 mm), and in this example, it was cut into 25 mm x 100 mm to be used as the other material to be joined corresponding to the inner surface of the steel loading platform.

ステンレス鋼材の被接合界面となる領域に対して大気中にてレーザ照射を施し、表面改質領域を形成させた(第一工程)。レーザにはIPG社製のYLPパルスレーザを用い、レーザの照射条件は平均出力:50W(1パルスのエネルギー:1mj)、フォーカス径:59μm、走査速度:15000588.5μm/sとした。また、レーザ照射のピッチ及びオフセットを共に60μmとし、被接合界面の全域に表面改質領域を形成させた。 Laser irradiation was applied to the region of the stainless steel material that would become the interface to be joined in the atmosphere to form a surface modified region (first step). A YLP pulse laser manufactured by IPG was used as the laser, and the laser irradiation conditions were: average output: 50 W (energy of one pulse: 1 mj), focus diameter: 59 μm, and scanning speed: 15000588.5 μm/s. Further, the pitch and offset of laser irradiation were both 60 μm, and a surface modified region was formed in the entire area of the interface to be bonded.

ステンレス鋼材表面に形成された表面改質領域のSEM写真(低倍及び高倍)を図3に示す。SEM観察には、日本電子株式会社製のJSM-7100Fを用いた。高倍のSEM写真によって、表面改質領域には5~100nm程度の粒径を有する粒子が連続的に接合されてなるクラスターが形成していることが分かる。また、当該クラスターについてSEMに付随するエネルギー分散形X線分析装置(JED-2300 Analysis Station Plus)を用いてSEM-EDS分析を行ったところ、主としてOとFe等の金属元素が検出された。具体的には、クラスターに対する点分析結果は、Fe:28.0at%,O:26.2at%,Cr:21.9at%,C:17.2at%,Ni:4.8at%,Mn:1.5at%,Si:0.4at%となった。これらの結果は、表面改質領域に微細な金属酸化物粒子が連続的に接合されてなるクラスターが形成していることを示している。 FIG. 3 shows SEM photographs (low magnification and high magnification) of the surface modified region formed on the surface of the stainless steel material. For SEM observation, JSM-7100F manufactured by JEOL Ltd. was used. A high-magnification SEM photograph shows that clusters are formed in the surface-modified region by continuously bonding particles having a particle size of about 5 to 100 nm. Furthermore, when the cluster was subjected to SEM-EDS analysis using an energy dispersive X-ray analyzer (JED-2300 Analysis Station Plus) attached to the SEM, metal elements such as O and Fe were mainly detected. Specifically, the point analysis results for clusters are: Fe: 28.0 at%, O: 26.2 at%, Cr: 21.9 at%, C: 17.2 at%, Ni: 4.8 at%, Mn: 1 .5at%, Si:0.4at%. These results indicate that clusters in which fine metal oxide particles are continuously joined are formed in the surface-modified region.

表面改質領域の断面について、TEM観察を行った。TEM観察には日本電子株式会社製のJEM-ARM200Fを用いた。得られたTEM観察画像を図4に示す。金属酸化物粒子からなるクラスターの表面は比較的平滑な状態になっており、最大高さ(Sz)は50nm~3μmとなっていることが分かる。 TEM observation was performed on a cross section of the surface modified region. JEM-ARM200F manufactured by JEOL Ltd. was used for TEM observation. The obtained TEM observation image is shown in FIG. It can be seen that the surface of the cluster made of metal oxide particles is relatively smooth, and the maximum height (Sz) is 50 nm to 3 μm.

第一工程の後、表面改質領域にPTFE板を重ね合わせ(第二工程)、ステンレス鋼板側からレーザを照射して金属フッ素樹脂接合体を得た(第三工程)。第三工程ではLaserline社製の4kw半導体レーザを用い、光学系にズームホモジナイザーを用いて3mm×40mmのラインレーザとし、出力200w、走査速度0.5mm/sで25mm走査させた。また、第三工程において、被接合界面には約5MPaの圧力を印加した。金属フッ素樹脂接合体の接合部は、板幅25mmに対して15mmの接合長となっており、25mm×15mmの接合領域が形成されている。得られた金属フッ素樹脂接合体の外観写真を図5に示す。 After the first step, a PTFE plate was stacked on the surface-modified region (second step), and a laser was irradiated from the stainless steel plate side to obtain a metal-fluororesin bonded body (third step). In the third step, a 4 kW semiconductor laser manufactured by Laserline was used, a zoom homogenizer was used in the optical system to form a 3 mm x 40 mm line laser, and the laser was scanned over 25 mm at an output of 200 W and a scanning speed of 0.5 mm/s. Further, in the third step, a pressure of about 5 MPa was applied to the interface to be bonded. The bonded portion of the metal-fluororesin bonded body has a bonding length of 15 mm with respect to a plate width of 25 mm, and a bonding area of 25 mm x 15 mm is formed. A photograph of the appearance of the obtained metal-fluororesin bonded body is shown in FIG.

同様の方法で5本の金属フッ素樹脂接合体を作製し、得られた接合体のせん断引張強度を測定した。せん断引張試験の前に金属フッ素樹脂接合体を-30℃にて10分間保持し、引張速度は10mm/分とした。得られたせん断引張特性を表1に示す。また、せん断引張試験後の金属フッ素樹脂接合体の外観写真を図6に示す。 Five metal fluororesin bonded bodies were produced in the same manner, and the shear tensile strength of the resulting bonded bodies was measured. Before the shear tensile test, the metal fluororesin bonded body was held at -30°C for 10 minutes, and the tensile speed was 10 mm/min. The obtained shear tensile properties are shown in Table 1. Furthermore, a photograph of the appearance of the metal-fluororesin bonded body after the shear tensile test is shown in FIG.

全ての金属フッ素樹脂接合体でPTFE板が伸長し、荷重は500N以上の高い値を示した。せん断引張試験においてPTFE板が破断しており、素材強度を上回る接合強度が得られていることが分かる。 The PTFE plates of all metal-fluororesin bonded bodies were elongated, and the load showed a high value of 500N or more. It can be seen that the PTFE plate was broken in the shear tensile test, indicating that the bonding strength exceeded the material strength.

また、金属フッ素樹脂接合体について、ステンレス鋼板とPTFE板を強制的に剥離させ、完全分離する直前の試料をSTEM-EDS分析した。得られたSTEM-EDS分析結果を図7に示す。PTFEは金属酸化物粒子クラスターに接合したまま繊維状に伸長し、接合界面に空隙が生じている。また、EDS分析において、C及びOは明瞭に検出されるが、Fは殆ど検出されなかった。当該結果は、PTFEのC-F結合がC-O-O、C-O及びC=O等の結合に変化していることを示唆している。 In addition, regarding the metal-fluororesin bonded body, the stainless steel plate and the PTFE plate were forcibly separated, and the sample immediately before complete separation was analyzed by STEM-EDS. The obtained STEM-EDS analysis results are shown in FIG. The PTFE is elongated in the form of a fiber while being bonded to the metal oxide particle cluster, and voids are created at the bonding interface. Furthermore, in EDS analysis, C and O were clearly detected, but F was hardly detected. The results suggest that the C--F bonds in PTFE are changed to bonds such as C--O--O, C--O, and C=O.

≪実施例2≫
[土砂運搬用荷台の性能評価]
実施例1に記載の接合方法を用い、鋼製ダンプカー荷台の内側の隅角部にフッ素樹脂材(PTFE)を直接接合した。フッ素樹脂材を取り付けたダンプカー荷台の外観写真を図8に示す。
≪Example 2≫
[Performance evaluation of loading platform for transporting earth and sand]
Using the joining method described in Example 1, a fluororesin material (PTFE) was directly joined to the inner corner of a steel dump truck bed. Figure 8 shows a photograph of the exterior of a dump truck bed with fluororesin material attached.

次に、ダンプカー荷台への土砂の付着状況を評価するために、当該ダンプカー荷台にシルト質粘性土を充填した後、ダンプカー荷台を最大限に傾斜させた。傾斜時のダンプカー荷台の状況を図9に、ダンプカー荷台の隅角部の状況を図10に、それぞれ示す。図9及び図10から、フッ素樹脂材によりシルト質粘性土の付着が極めて効果的に抑制されていることが分かる。 Next, in order to evaluate the adhesion of earth and sand to the dump truck bed, the dump truck bed was filled with silty clay, and then the dump truck bed was tilted to the maximum extent possible. FIG. 9 shows the condition of the dump truck bed when the dump truck is tilted, and FIG. 10 shows the condition of the corner of the dump truck bed. It can be seen from FIGS. 9 and 10 that the fluororesin material very effectively suppresses the adhesion of silty clay soil.

≪比較例≫
鋼製ダンプカー荷台の内側の隅角部にフッ素樹脂材を接合しなかったこと以外は実施例2と同様にして、ダンプカー荷台への土砂の付着を評価した。
≪Comparative example≫
The adhesion of earth and sand to the dump truck bed was evaluated in the same manner as in Example 2, except that the fluororesin material was not bonded to the inner corner of the steel dump truck bed.

ダンプカー荷台を最大限に傾斜させた際の状況を図11に示す。大量のシルト質粘性土が荷台隅角部に残土として付着していることが分かる。 Figure 11 shows the situation when the dump truck platform is tilted to its maximum extent. It can be seen that a large amount of silty clay soil is attached to the corner of the loading platform as residual soil.

2・・・土砂等運搬用荷台、
4・・・鉄鋼製荷台、
6・・・フッ素樹脂材。
2... Loading platform for transporting earth and sand, etc.
4...Steel loading platform,
6...Fluororesin material.

Claims (13)

鉄鋼製荷台の内側表面にフッ素樹脂材が設けられ、
前記鉄鋼製荷台と前記フッ素樹脂材が直接に接合された接合部を有し、
前記接合部において前記鉄鋼製荷台から前記フッ素樹脂材を剥離させると、前記フッ素樹脂材が前記鉄鋼製荷台の表面から繊維状に伸長し、
前記接合部において、前記鉄鋼製荷台の表面に金属酸化物粒子からなる金属酸化物層を有すること、
を特徴とする土砂運搬用荷台。
A fluororesin material is provided on the inner surface of the steel loading platform,
The steel loading platform and the fluororesin material have a joint portion directly joined to each other,
When the fluororesin material is peeled off from the steel loading platform at the joint, the fluororesin material extends from the surface of the steel loading platform in the form of fibers,
having a metal oxide layer made of metal oxide particles on the surface of the steel loading platform in the joint;
A loading platform for transporting earth and sand .
前記フッ素樹脂材の厚さが5mm以下であること、
を特徴とする請求項1に記載の土砂運搬用荷台。
The thickness of the fluororesin material is 5 mm or less,
The loading platform for transporting earth and sand according to claim 1.
前記金属酸化物粒子の粒径が50~200nmであること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の土砂運搬用荷台。
The metal oxide particles have a particle size of 50 to 200 nm;
The earth and sand transport platform according to claim 1 or 2 , characterized in that:
前記フッ素樹脂が前記鉄鋼製荷台の少なくとも隅角部に設けられていること、
を特徴とする請求項1~のうちのいずれかに記載の土砂運搬用荷台。
the fluororesin material is provided at least at a corner of the steel loading platform;
The loading platform for transporting earth and sand according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that:
前記フッ素樹脂材がポリテトラフルオロエチレンであること、
を特徴とする請求項1~のうちのいずれかに記載の土砂運搬用荷台。
the fluororesin material is polytetrafluoroethylene;
The loading platform for transporting earth and sand according to any one of claims 1 to 4 , characterized by:
酸化性雰囲気下において鉄鋼製荷台の内側表面にパルスレーザを照射し、表面改質領域を形成する第一工程と、
前記表面改質領域にフッ素樹脂材を当接させ、被接合界面を形成する第二工程と、
レーザ照射によって前記被接合界面を昇温して接合を達成する第三工程と、を有し、
前記第一工程において、前記表面改質領域に5~500nmの粒径を有する金属酸化物粒子が連続的に接合されてなる金属酸化物粒子クラスターを形成し、
前記金属酸化物粒子クラスターの表面の最大高さ(Sz)を50nm~3μmとすること、
を特徴とする土砂運搬用荷台の製造方法。
A first step of irradiating the inner surface of the steel loading platform with a pulsed laser in an oxidizing atmosphere to form a surface modified region;
a second step of bringing a fluororesin material into contact with the surface modified region to form a bonded interface;
a third step of increasing the temperature of the interface to be bonded by laser irradiation to achieve bonding;
In the first step, forming a metal oxide particle cluster in which metal oxide particles having a particle size of 5 to 500 nm are continuously joined in the surface modification region,
The maximum height (Sz) of the surface of the metal oxide particle cluster is 50 nm to 3 μm;
A method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand , characterized by:
前記フッ素樹脂材の厚さを5mm以下とすること、
を特徴とする請求項に記載の土砂運搬用荷台の製造方法。
The thickness of the fluororesin material is 5 mm or less,
The method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand according to claim 6 .
前記金属酸化物粒子の粒径を50~200nmとすること、
を特徴とする請求項又はに記載の土砂運搬用荷台の製造方法。
The metal oxide particles have a particle size of 50 to 200 nm;
8. The method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand according to claim 6 or 7 .
前記表面改質領域を前記被接合界面の20%以上の面積とすること、
を特徴とする請求項のうちのいずれかに記載の土砂運搬用荷台の製造方法。
The surface modified region has an area of 20% or more of the interface to be joined;
The method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand according to any one of claims 6 to 8 , characterized in that:
前記第三工程において、前記金属酸化物粒子の触媒作用によって前記フッ素樹脂材のC-F結合を解離させ、当該解離によって生成する官能基と前記鉄鋼製荷台に含まれる金属元素とを結合させること、
を特徴とする請求項のうちのいずれかに記載の土砂運搬用荷台の製造方法。
In the third step, the C-F bond of the fluororesin material is dissociated by the catalytic action of the metal oxide particles, and the functional group generated by the dissociation is bonded to the metal element contained in the steel loading platform. ,
The method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand according to any one of claims 6 to 9 .
前記パルスレーザの1パルスの照射エネルギーを0.2~1.0mjとすること、
を特徴とする請求項10のうちのいずれかに記載の土砂運搬用荷台の製造方法。
The irradiation energy of one pulse of the pulsed laser is set to 0.2 to 1.0 mj,
The method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand according to any one of claims 6 to 10 , characterized in that:
前記第三工程において、前記被接合界面に5MPa以上の圧力を印加すること、
を特徴とする請求項11のうちのいずれかに記載の土砂運搬用荷台の製造方法。
In the third step, applying a pressure of 5 MPa or more to the interface to be joined;
The method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand according to any one of claims 6 to 11 , characterized in that:
前記フッ素樹脂材をポリテトラフルオロエチレンとすること、
を特徴とする請求項12のうちのいずれかに記載の土砂運搬用荷台の製造方法。
The fluororesin material is polytetrafluoroethylene;
13. The method for manufacturing a loading platform for transporting earth and sand according to any one of claims 6 to 12 .
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