CN110248792A - 树脂成型品的接合方法 - Google Patents

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Abstract

关于对热塑性结晶性树脂组合物进行双重成型了的树脂成型品，以将树脂成型品的变形、中空部的变形抑制得较小，并且可获得足够的接合强度的方式连接在一起。在对由树脂组合物组成的树脂成型品进行接合的接合方法中，向第一成型品(101)的表面中预定有与第二成型品(102)接合的照射面(101a)照射真空紫外光，并在金属模具(30)的腔室(31)内设置第一成型品(101)，并且向腔室(31)内射出树脂，以使第一成型品(101)的照射面(101a)与第二成型品(102)接合而成型。

Description

树脂成型品的接合方法
技术领域
本发明涉及一种在照射真空紫外光之后进行双重成型的树脂成型品的接合方法。
背景技术
一直以来，在汽车部件、电机·电子设备部件、日用品等各种领域中，使用将热塑性树脂射出成型而形成的树脂成型品。这样的树脂成型品在三维中空体的形成、部件组装时的工序简略化之类的目的中，有时将多个树脂成型品用作彼此接合而构成的复合成型品。
为了接合树脂成型品而提出粘合剂、热焊等各种接合技术。然而，虽然用粘合剂来接合树脂成型品的技术可不使树脂成型品变形来进行接合，但一般情况下粘合剂的固化会花费几个小时，因而存在生产性差、并且在具有流道部件那样的微细的中空部的三维中空体中，粘合剂漏向中空部而将槽埋没之类的问题。而且，虽然对树脂成型品进行热焊的技术可用几分钟进行接合，但有时会在接合后的树脂成型品上产生毛刺、热变形。
此外，还提出了以利用真空紫外光(VUV，vacuum ultraviolet)来处理树脂成型品的方式进行接合的技术(参照专利文献1-4、非专利文献1)。根据该技术，树脂成型品的接合需要几分钟到几十分钟左右的时间，但接合后的树脂成型品的变形小。然而，专利文献1、2、非专利文献1中树脂成型品假定由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂、环状烯烃树脂等非晶性树脂形成，接合强度为1MPa以下。专利文献3、4中假定硅酮粘合。
而且，还提出了由树脂组合物一次成型出树脂成型品，并将该树脂成型品与树脂组合物一起进行二次成型来制作最终的树脂成型品的双重成型(double shot molding)的技术。通过双重成型的技术，可一体成型出不同性质的材料、不同颜色的材料组合后的树脂成型品，可利用于多种制品。在双重成型中，为了确保通过二次成型对树脂进行接合的部分的强度，有时会在进行接合的部分设置贯通孔、咬边等锚栓等来进行机械性加固。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-187730号公报
专利文献2：日本特开2009-173894号公报
专利文献3：日本特开2011-148104号公报
专利文献4：日本特开2013-147018号公报
非专利文献
非专利文献1：谷口义尚、其他4名、“由光表面活性化实现的环烯烃聚合物的接合：接合强度评价与对微流道的应用”、表面技术、表面技术协会、2014、第65卷、第5号、p.36-41
发明内容
发明所要解决的课题
另一方面，作为水泵部件等长时间施加大的机械应力的成型品(尤其三维中空体)，可利用具有牢固稳定的性质的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂那样的热塑性结晶性树脂。此外，还可寻求在通过对由树脂组合物形成的树脂成型品进行接合来制作复合成型品时，能够生产性高地制造出由接合而造成的树脂成型品的变形小、且具有高接合强度的复合成型品。
虽然前述的以利用真空紫外光来处理树脂成型品的方式进行接合的技术能够将树脂成型品的变形抑制得较小，但是是假定由非晶性树脂形成的树脂成型品的接合、硅酮粘合剂的固化，还无法确保足够的接合强度。
另一方面，在通过双重成型的方式来接合树脂组合物的情况下，为了使一次成型品的树脂熔融而需要较多的热量，有时未获得足够的焊接状态而无法确保接合强度。尤其一次成型品使用结晶性热塑性树脂组合物的情况下，为了使结晶化了的树脂熔融而需要更多的热量。此外，在为了提高接合强度而进行由锚栓实现的加固的情况下，当然需要在树脂成型品上确保出用于设置那样的加固构造的空间，因此存在产生了设计上的制约，进而形状的自由度下降的问题。
本发明是鉴于上述事实情况而提出的方案，其目的在于提供一种用于生产性高、且高形状自由度地制造出使用树脂组合物而制作出的树脂成型品的接合方法，关于使用树脂组合物而制作出的树脂成型品，是将树脂成型品的变形抑制得较小、并且可获得高接合强度那样的复合成型品。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明所涉及的树脂成型品的接合方法是对由树脂组合物形成的树脂成型品进行接合的方法，向第一成型品的表面中预定有与第二成型品接合的区域照射真空紫外光，并在金属模具内设置所述第一成型品，并且向所述金属模具内射出树脂，以使所述第一成型品的所述区域与第二成型品接合而成型。
树脂组合物也可含有热塑性结晶性树脂。
发明效果
根据本发明可知，通过双重成型的方式而制作出的复合成型品具有高接合强度。此外，还能够将树脂成型品的变形、尤其是构成三维中空体的树脂成型品中的中空部的变形抑制得较小，并且能够制造出生产性以及形状自由度优异的复合成型品。
附图说明
图1为概要地表示树脂成型品的接合方法的一系列工序的图。
图2为真空紫外光照射装置的照片。
图3为复合成型品的照片。
图4为表示第一成型品的接合部分的处理条件与接合强度的关系的曲线图。
具体实施方式
以下参照附图来对本发明所涉及的树脂成型品的接合方法的实施方式进行详细地说明。在本实施方式中，通过双重成型的方式来制作树脂成型品，并假定热塑性树脂组合物作为树脂组合物。作为通过二次成型而与第一成型品复合而成的复合成型品所成型出的最终的成型品中，为了方便说明，将新成型的部分称作第二成型品。
热塑性树脂组合物由包含热塑性结晶性树脂及/或热塑性非晶性树脂在内的组合物组成。作为热塑性结晶性树脂，例如，可使用聚氧亚甲基(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物。作为热塑性非晶性树脂，例如，可使用聚碳酸酯(PC)、环状聚烯烃(COP)、环状聚烯烃共聚物(COC)。热塑性结晶性树脂一般是不透明的，但结晶度低的树脂是半透明乃至透明的。此外，还可以向热塑性树脂组合物中添加玻璃纤维等填充剂、抗氧化剂、稳定剂、成核剂、润滑剂、增塑剂、脱模剂、着色剂之类的一般情况下会添加至树脂组合物中的各种添加剂。
在本实施方式中，将通过对树脂组合物进行一次成型而制作出的第一成型品设置在金属模具内。而且，为了通过二次成型的方式与第一成型品相接而采用树脂组合物来制作第二成型品，从而使彼此接合在一起。第一成型品以及第二成型品中包含在表面彼此接合的对置面。二次成型时，形成第二成型品的熔融状态的树脂组合物沿着第一成型品中的该对置面流动，因而具有与上述的对置面对应那样的形状。例如，若第一成型品的对置面是大致平坦的，则第二成型品的对置面也成为与其相对应的大致平坦的。此外，对置面也可以是具有凹凸的表面。例如，也可以通过预先在第一成型品的对置面上设置凹凸的锚栓来使第二成型品的对置面上也设置与其相对应的凹凸的锚栓，从而能够使第一成型体与第二成型体更牢固地接合。
图1为概要地说明本实施方式的一系列工序的图。如图1的(a)所示，准备第一成型品101，并使用真空紫外光照射装置20向第一成型品101的照射面101a照射真空紫外光(VUV)。第一成型品101使照射面101a成为与第二成型品102接合的对置面。
在此，真空紫外光是指波长在200nm以下的光。另外，真空紫外光并非是必须在真空中照射的光，但该波长域的紫外光在空气中的吸收大，因此需要在空气中照射的情况下缩短真空紫外光传播的距离。
在图1的(a)中，真空紫外光照射装置20具有Xe准分子灯等光源21、和将从光源21放出的光朝向照射物进行反射的反射板22。图2为表示真空紫外光照射装置的一个示例的照片。该照片所示的真空紫外光照射装置可从形成在框体上表面的开口朝向上部照射紫外光。
如图1的(a)所示，第一成型品101具有大致平坦的照射面101a。本实施方式中，从真空紫外光照射装置20朝向第一成型品101的照射面101a照射真空紫外光2分钟。通过这样的照射处理，可在第一成型品101的照射面101a上，从照射面101a至预定深度，形成有树脂组合物的性状变化了的处理层111。
本实施方式中，真空紫外光向第一成型品101的照射可考虑照射面的照度来进行适当设定。例如，以照射距离10mm、照度6mW/cm2的条件照射真空紫外光的情况下，照射时间例如可列举出设为2分钟，但并不局限于2分钟，也可以超过0分钟且15分钟以下的时间。此外，也可以是30秒以上10分钟以下(例如1分钟以上7分钟以下)的时间。通过真空紫外光的照射而使第一成型品101的照射面101a的劣化发展，有时反而使接合强度降低，因此第一成型品101的真空紫外光的照射优选为在预定的时间内。
在此，照度会因照射距离(从光源至照射面的距离)、照射装置的输出等而变化，因此作为真空紫外光的照射条件，可基于根据照度与照射时间的乘积而获得的照射能量来确定。作为照射能量，可以是0.1J/cm2以上10J/cm2以下，也可以是0.5J/cm2以上6J/cm2以下(例如1J/cm2以上3J/cm2以下)。即，在通过提升照射装置的输出并缩短照射距离来提高照度的情况下，能够缩短照射时间，因此可进行更短时间的处理。然而，在该情况下，有可能变得容易出现因接合面的凹凸、翘曲等影响而造成的处理不均。
如图1的(b)所示，将照射有真空紫外光的第一成型品101设置在金属模具30的腔室31中。在此，为了说明金属模具30的内部，图1的(b)以及后述的图1的(c)为剖视图。第一成型品101中与第二成型品102预定接合的照射面101a为了能够与被射出至腔室31内的树脂组合物接触，而在腔室31中露出。
在此，为了确保更高的接合强度将第一成型品101设置在金属模具30的腔室31中的操作优选为，在向第一成型品101照射真空紫外光的工序(参照图1的(a))结束之后，在尽可能短时间(优选为30日内，更优选为20日内，尤其优选为10日内)进行。
如图1的(c)所示，以如下方式进行二次成型，即，将加热及加压后的树脂组合物的流动体穿过射出孔32射出至金属模具30的腔室31，并使第二成型品102与第一成型品101一起一体成型。第二成型品102以与第一成型品101的照射面101a接触的方式而接合。
如图1的(d)所示，当通过二次成型而被射出至金属模具30的腔室31的树脂组合物固化时，从金属模具中取出最终一体成型了的第一成型品101与第二成型品102。第一成型品101与第二成型品102经由在第一成型品101的照射面101a形成至预定深度的处理层111而与第二成型品102的对置面接合。由此，第一成型品101以及第二成型品102作为一体而连接在一起，并构成单一的复合成型品(例如三维中空体)。
第一成型品101与第二成型品102的接合是，因真空紫外光而活性化了的第一成型品101的处理层111通过第二成型品102的流动化了的树脂组合物而熔化成的。因此，第一成型品101以及第二成型品102的连接在机械上是牢固的，在化学上也是稳定的。
本实施方式为，在通过一次成型得到的第一成型品101形成处理层111，并通过二次成型的方式经由处理层111而使第一成型品101与第二成型品102连接在一起。因此，接合本身是在金属模具内进行的，因此因接合造成的变形小，也不会产生毛刺。
本实施方式可使用包含热塑性结晶性树脂及/或热塑性非晶性树脂在内的热塑性树脂组合物来作为树脂组合物。作为热塑性结晶性树脂，可利用具有牢固稳定的性质的聚氧亚甲基(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、液晶聚合物那样的热塑性结晶性树脂，作为热塑性非晶性树脂，可利用聚碳酸酯(PC)、环状聚烯烃(COP)、环状聚烯烃共聚物(COC)。尤其热塑性结晶性树脂可利用于长时间施加大的机械应力的树脂成型品的制作。
实施例
对应用上述的本实施方式的实施例进行说明。图3为表示复合成型品的照片。在图3的示例中，通过一次成型的方式由黑色的树脂组合物制作64×12.7×6.4mm的第一成型品，为了使作为其一端面的12.7×6.4mm的表面露出而在配置于127×12.7×6.4mm的金属模具腔室内之后，通过二次成型的方式将白色的树脂组合物射出至剩余的63×12.7×6.4mm的空间，形成与上述12.7×6.4mm的第一成型品端面接合的第二成型品，从而制作出复合成型品。复合成型品由不含弹性体、反应性化合物的非强化PBT树脂的树脂组合物(WinTech Polymer公司制PBT树脂Duranex(注册商标)2002)制作出。
图4为表示第一成型品的接合部分的处理条件与接合强度的关系的曲线图。该曲线图显示出如下结果，即，按照图1中所说明的工序，使用通过双重成型的方式而接合的复合成型品，依据ISO527-1，2并通过拉伸试验机对接合强度进行测定的结果。图4中作为比较例而显示出不照射真空紫外光(VUV)的情况、代替真空紫外光而照射紫外光(UV)的情况、代替真空紫外光的照射而在第一成型品的接合面上设置凹凸状的锚栓的情况。另外，真空紫外光(VUV)以及紫外光(UV)的照射均采用照度6mW/cm2的方式进行7分钟。
参见图4中的测定值，在实施向第一成型品照射真空紫外光的处理的情况下，在实用性上可获得足够的接合强度。另一方面，在未向第一成型品照射真空紫外光而是代替真空紫外光而照射紫外光的情况下，第一成型品以及第二成型品未接合。照射真空紫外光的情况下的接合强度与代替真空紫外光的照射而在第一成型品的接合面上设置锚栓的情况、即进行机械性加固的情况，可获得同等程度的实用性上足够的接合强度。
符号说明
101第一成型品；
102第二成型品；
20真空紫外光照射装置；
30金属模具；
31腔室。

Claims (2)

1.一种接合方法，其是对由树脂组合物组成的树脂成型品进行接合的方法，
所述接合方法包括：
向第一成型品的表面中预定与第二成型品接合的区域照射真空紫外光；
在金属模具中设置所述第一成型品，
向所述金属模具内射出树脂，以使所述第一成型品的所述区域与第二成型品接合而成型。
2.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于，
所述树脂组合物包含热塑性结晶性树脂。
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