CN113906104A - 成型体、复合成型体和复合成型体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供：可以得到能以高水平兼顾接合强度与气密性的复合成型体的具有槽形状的第1成型体、而且能以高水平兼顾接合强度与气密性的复合成型体和该复合成型体的制造方法。本发明的目的通过带槽的第1树脂成型体而实现，所述带槽的第1树脂成型体包含纤维状填充剂、且具有用于通过注射成型接合第2树脂的、通过激光的照射而设置的槽，该槽具有：(A)接合强度确保部，其相对于该第1树脂成型体的该纤维状填充剂的取向方向以90°±60°以内交叉的区域的投影面积比率相对于槽整体的投影面积为60％以上；和，(B)气密性确保部，其在与该第2成型体的接合部，相对于需要气密性的、从一端部至另一端部的通路以将其阻断的方向与其交叉。

Description

成型体、复合成型体和复合成型体的制造方法

技术领域

本发明涉及成型体、复合成型体和复合成型体的制造方法。

背景技术

近年来，以汽车、电气制品、产业设备等为代表的领域中，为了满足削减二氧化碳的排出量、削减制造成本等期望，有将金属成型体置换为树脂成型体的动向。伴随于此，要求提供使一个树脂成型体与另一个树脂成型体或金属成型体等牢固地一体化的技术。

专利文献1公开了使一个树脂成型体与另一个成型体一体化而制造复合成型品的方法。该方法中，在含有纤维状无机填充剂的树脂成型品中，去除一部分树脂形成从侧面露出无机填充剂的槽，得到带槽的树脂成型体，然后将带槽的树脂成型体的具有槽的面作为接触面，与另一个成型体一体化。得到带槽的树脂成型体时，通过激光照射而去除一部分树脂。根据该方法，槽中露出的无机填充剂发挥锚固作用，抑制带槽的树脂成型体和其他成型体的破坏，结果可以显著提高复合成型体的强度。

另外，专利文献2中提出了如下技术：在第1成型体中形成槽时，将槽作为凹部、槽间作为凸部，限定凸部、凹部等槽的注射第2树脂的流动体的方向上的形状，从而提高复合成型体的接合强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利2015-91642号公报

专利文献2：日本专利第6366861号公报

发明内容

发明要解决的问题

在使用这种带槽的第1成型体的复合成型体中，虽然可以大幅提高接合强度，但在不仅要求接合强度而且要求气密性的情况下，由于通过大量设置槽部以提高接合强度，因此，生成借助该槽部的漏气通路而导致有时难以实现两者的兼顾。

本发明是为了解决以上的课题而作出的，其目的在于，提供：具有可以得到能以高水平兼顾接合强度与气密性的复合成型体的槽形状的第1成型体、而且能以高水平兼顾接合强度与气密性的复合成型体和该复合成型体的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明人等通过下述内容来解决上述课题。

1.一种带槽的第1树脂成型体，其包含纤维状填充剂、且具有用于通过注射成型接合第2树脂的、通过激光的照射而设置的槽，该槽具有：(A)接合强度确保部，其相对于该第1树脂成型体的该纤维状填充剂的取向方向以90°±60°以内交叉的区域的投影面积比率相对于槽整体的投影面积为60％以上；和，(B)气密性确保部，其在与该第2树脂的成型体的接合部，相对于需要气密性的、从一端部至另一端部的通路以将其阻断的方向与其交叉。

2.根据前述1所述的带槽的第1树脂成型体，其中，前述(A)接合强度确保部具有选自直线状、条纹状、格子状、波浪线状、树枝状、鱼骨状中的1种以上的结构。

3.根据前述1或2所述的带槽的第1树脂成型体，其中，前述(A)接合强度确保部的槽宽为前述纤维状填充剂的平均纤维长度的80％以下。

4.根据前述1～3中任一项所述的带槽的第1成型体，其中，前述(B)气密性确保部具有选自直线状、沿需要气密性的接合面的端部的圆周状、同心圆状、等高线状中的1种以上的结构。

5.一种复合成型体，其为包含纤维状填充剂、且具有通过激光的照射而设置的槽的、带槽的第1树脂成型体与第2树脂成型体的复合成型体，该槽具有：(A)接合强度确保部，其相对于该第1树脂成型体的该纤维状填充剂的取向方向以90°±45°以内交叉的区域的投影面积比率相对于槽整体的投影面积为60％以上；和，(B)气密性确保部，其在与该第2树脂成型体的接合部，相对于需要气密性的、从一端部至另一端部的通路以将其阻断的方向与其交叉。

6.一种复合成型体的制造方法，其为将第2树脂注射成型在包含纤维状填充剂的第1树脂成型体上而制造复合成型体的方法，

所述制造方法具备如下工序：

在包含纤维状填充剂的第1树脂成型体上，通过激光的照射形成具有(A)接合强度确保部和(B)气密性确保部的槽的工序，所述(A)接合强度确保部相对于第1树脂成型体的纤维状填充剂的取向方向以90°±45°以内交叉的区域的投影面积比率相对于槽整体的投影面积为60％以上，所述(B)气密性确保部在与第2树脂的成型体的接合部，相对于需要气密性的、从一端部至另一端部的通路以将其阻断的方向与其交叉；和，

将第2树脂注射成型在具备具有该(A)接合强度确保部和(B)气密性确保部的槽的第1树脂成型体上的工序。

发明的效果

根据本发明，可以解决用于提高接合强度的槽所导致的漏气通路生成之类的课题，可以以高水平兼顾接合强度与气密性。

附图说明

图1为示出本实施方式的第1树脂成型体的示意图。

图2为示出格子状的槽中的纤维状填充剂的取向方向与槽所呈的角度(θ1，θ2)的示意图。

图3为示出本实施方式的第1树脂成型体的槽图案例(a)的示意图。

图4为示出本实施方式的第1树脂成型体的槽图案例(b)的示意图。

图5为示出实施例的试验片的制作工序的示意简图(a)。

图6为示出实施例的试验片的制作工序的示意简图(b)。

图7为示出实施例的试验片的制作工序的示意简图(c)。

图8为示出成为实施例的、形成同心圆状的槽、和相对于纤维状填充剂的取向方向为45°的斜格子状的槽的试验片的示意图。

图9为示出成为实施例的、形成同心圆状的槽、和相对于纤维状填充剂的取向方向为90°的条纹状的槽的试验片的示意图。

图10为示出成为比较例的仅形成同心圆状的槽的试验片的示意图。

图11为示出成为比较例的、仅形成相对于纤维状填充剂的取向方向为45°的斜格子状的槽的试验片的示意图。

图12为示出成为比较例的、形成同心圆状的槽和相对于纤维状填充剂的取向方向为0°的条纹状的槽的试验片的示意图。

图13为示出实施例中使用的气密试验机E的图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式详细地进行说明，但本发明不受以下实施方式的任何限定，在本发明的目的范围内，可以适宜加以变更而实施。需要说明的是，对于重复说明之处，有时适宜省略说明，但不限定发明的主旨。

＜第1树脂成型体＞

第1树脂成型体可以使用含有纤维状填充剂的树脂成型体。

作为纤维状填充剂，没有特别限定，可以使用玻璃纤维(短切纤维、长纤维、扁平截面纤维等)、碳纤维、须晶纤维、金属纤维等公知的纤维状填充剂。其中，为了后述利用激光在树脂成型体中有效率地形成槽，优选纤维状填充剂透射激光，特别优选使用玻璃纤维。

构成第1树脂成型体的树脂没有特别限定，为了使成型体中的纤维状填充剂取向，优选使用基于注射成型的加工容易的热塑性树脂。作为适合的树脂的例子，可以举出聚缩醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、苯乙烯系树脂、丙烯酸类树脂等。需要说明的是，为了后述利用激光在树脂成型体中有效率地形成槽，树脂成型体可以含有吸收激光的化合物(着色剂等)。

图1示出作为本发明的实施方式的第1树脂成型体1所具有的(A)接合强度确保部的槽3和(B)气密性确保部的槽4。图1中的附图标记2为第1树脂成型体中所含的纤维状填充剂，相对于其取向方向，槽3成为以45°交叉的斜格子状。另外，槽3相对于纤维状填充剂的纤维长度以约70％的宽形成，因此，纤维状填充剂2基本不脱落，以跨过槽3的侧壁部、或者从侧壁部突出的状态存在。

由此，成型第2树脂时，进入槽3的第2树脂以包围纤维状填充剂2的方式保持，从而发挥高的锚固效果，可以得到充分的接合强度。用于抑制纤维状填充剂2的脱落、且得到与第2树脂的锚固效果的槽3与纤维状填充剂2的取向方向所呈的角度以在90°±45°以内交叉的方式形成。

该角度优选90°±40°以内、更优选90°±35°以内、特别优选90°±30°以内。另外，相对于槽3整体的投影面积，以该角度交叉的区域的投影面积的比率为60％以上、优选70％以上、更优选75％以上、进一步优选80％以上。

需要说明的是，纤维状填充剂2的取向方向未必在成型品内完全沿相同方向排列，通常存在某种程度的波动，但本发明中纤维状填充剂2的取向方向可以由从在接合强度确保部的槽3内部露出的纤维状填充剂2中随机选出的100条的取向方向的平均算出，由于纤维状填充剂2少等而难以实现的情况下，可以将成型第1树脂成型体时的接合强度确保部中的树脂的流动方向视为纤维状填充剂2的取向方向。

需要说明的是，该槽3只要以直线状、条纹状、格子状、波浪线状、树枝状、鱼骨状等图案形成即可，如果考虑纤维状填充剂2的取向方向带有波动的情况，则优选格子状(斜格子状)、波浪线状、树枝状、鱼骨状，出于加工的容易性和对设计的通用性，优选格子状(斜格子状)，从成型第2树脂时效率良好地排出槽内的空气的观点出发，优选树枝状、鱼骨状。另外，槽3的宽度优选以纤维状填充剂2的纤维长度的80％以下形成，更优选以75％以下形成，进一步优选以70％以下形成。

此处，槽3为格子状(斜格子状)的图案中，如图2所示，在沿某个方向排列的槽与纤维状填充剂2的取向方向呈90°±45°以内的角度(θ1)的情况下，也存在形成格子的沿另一方向排列的槽必然成为不属于90°±45°以内的角度(θ2)的情况，在这种情况下，以90°±45°以内的角度交叉的比率有可能低于60％。

在这种情况下，忽视θ2，只要使θ1满足上述比率即可。另外，槽3为波浪线状等曲线状的图案的情况下，只要使槽3与纤维状填充剂2的取向方向交叉的位置处的切线跟该取向方向所呈的角度满足上述比率即可。

进一步图1的(B)气密性确保部的槽4成为相对于需要气密性的通路5以将其阻断的方向与其交叉的等高线状。槽4的宽度也与槽3同样地以纤维状填充剂2的纤维长度的70％形成。槽4的宽度可以与纤维状填充剂2的纤维长度无关地，考虑用于确保所需气密性的沿面距离而适宜设定，但考虑变更激光照射装置的设定的复杂性，通常依据槽3而设定即可。通常，优选槽的宽度为10～1000μm、深度为10～1000μm。

该槽4可以以相对于需要气密性的通路5以将其阻断的方向与其交叉的方式，以直线状、波浪线状、带状、沿需要气密性的接合面的端部的周状、同心圆状、等高线状等图案形成。槽4和槽3的配置没有特别限定，以可靠地阻断通路5的始点或终点的含义，优选槽4设置于接合区域的外缘部。(A)接合强度确保部和(B)气密性确保部可以分别有多个。

需要说明的是，使如图3作为槽3的图案列举的格子状、鱼骨状等图案如图4以等高线状等作为槽4的图案列举的形态排列，也可以阻断通路5。

作为槽的截面形状，可以适宜选择通常已知的形状，优选为矩形/梯形/V字/U字/圆弧等。

＜带槽的第1树脂成型体的制造方法＞

形成本发明的第1树脂成型体的槽的方法通过对第1树脂成型体的预定接合区域照射激光而进行。通过激光使树脂分解/升华以形成槽，从而无需复杂的模具的准备，可以在任意的区域形成细的槽。需要说明的是，如果通过第1树脂成型体的槽部表面的拉曼光谱分析，可以确认树脂的碳化层存在，则可以判断是通过激光照射而形成的。

＜复合成型体＞

本发明的复合成型体可以通过将第2树脂成型体结合于第1树脂成型体而制造。向第1树脂成型体的结合可以通过将构成第2树脂成型体的第2树脂注射成型在第1树脂成型体上而制造。

构成第2树脂成型体的树脂为热塑性或热固性。构成第1树脂成型体的第1树脂与构成第2树脂成型体的第2树脂可以相同，也可以不同。第1树脂成型体、第2树脂成型体可以均为含有纤维状无机填充剂的树脂成型体，也可以为含有其他公知的添加剂(抗氧化剂、稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、脱模剂、增塑剂、着色剂、增强材料、韧性改良剂、流动性改良剂、耐水解性改良剂等)的树脂成型体。

＜复合成型体的制造方法＞

首先，使构成第1树脂成型体的第1树脂熔融，由形成期望形状的模具进行注射成型。此时可以在模具中设置凹凸，与基于激光的槽不同地形成槽。之后，通过激光的照射而在第1树脂成型体的与第2树脂成型体结合的面形成期望的槽。然后，将形成有槽的带槽的第1树脂成型体配置于模具，使构成第2树脂成型体的第2树脂在其中流动而进行注射成型。相对于第1树脂成型体的注射成型可以适宜选择通常的条件。

实施例

以下，根据实施例，对本发明进一步详细地进行说明，但本发明不受这些实施例的限定。

如图5所示，作为第1树脂成型体，使用包含40质量％的玻璃纤维的聚苯硫醚树脂(宝理塑料株式会社制、Durafide(注册商标)1140A1)，在机筒温度320℃、模具温度140℃、注射速度30mm/秒、保压压力60MPa下，从设置于1边的中央部的宽度6mm×厚度3mm的侧浇口以注射成型制作80mm×80mm×3mm的树脂板，如图6所示，从中央部切出直径50mm的圆盘状试验片后，准备从其中央切下直径20mm而成的试验片6。然后如图7的阴影部所示，将距开有该孔的圆盘的中心直径20mm至直径30mm的区域作为预定接合区域，制作通过激光照射形成后述的各种图案的槽的试样101。

＜槽的形成＞

用激光刻印机MD-V9900(KEYENCE公司制、激光类型：YV04激光、发射波长：1064nm、最大额定功率：13W(平均))，在功率90％、频率40kHz、扫描速度1000mm/秒下，在第1树脂成型体的预定接合区域形成图4～11所示的各种图案的槽。需要说明的是，以槽的深度和宽度、和槽的间隔均成为100μm的方式进行调整。

图8所示的实施例1中，从自内缘偏移100μm的位置以100μm间隔形成2周宽100μm的等高线状(同心圆状)的槽后，空开100μm的间隔，以宽100μm形成100μm间隔的斜格子状的槽直至外缘。此处，纤维状填充剂的取向方向为纸面上下方向，θ1和θ2均为45°。

图9所示的实施例2中，从自内缘偏移100μm的位置以100μm间隔形成2周宽100μm的等高线状(同心圆状)的槽后，空开100μm的间隔，以宽100μm形成100μm间隔的纸面左右方向的条纹状的槽直至外缘。此处，纤维状填充剂的取向方向为纸面上下方向，与槽所呈的角度为90°。

图10所示的比较例1中，从自内缘偏移100μm的位置以100μm间隔形成5周宽100μm的等高线状(同心圆状)的槽。此处，纤维状填充剂的取向方向为纸面上下方向，且与槽所呈的角度在纸面的圆周上下端部为90°，在圆周左右端部为0°，以90°±45°以内交叉的槽的比率为50％。需要说明的是，在比较例1的情况下，虽然可以称为不存在接合强度确保部的图案，但是气密性确保部视为也起到接合强度确保部的功能的部分而算出上述比率。

图11所示的比较例2中，从内缘至外缘以宽100μm形成100μm间隔的斜格子状的槽。此处，纤维状填充剂的取向方向为纸面上下方向，θ1和θ2均为45°。

图12所示的比较例3中，从自内缘偏移100μm的位置以100μm间隔形成2周宽100μm的等高线状(同心圆状)的槽后，空开100μm的间隔，以宽100μm形成100μm间隔的纸面上下方向的条纹状的槽直至外缘。此处，纤维状填充剂的取向方向为纸面上下方向，且与槽所呈的角度为0°。

然后，如图7所示，以与各实施例、比较例的第1树脂成型体101的预定接合区域接触的方式，将第2树脂注射成型为直径30mm、厚度1mm的圆盘状，形成第2树脂成型体102，得到复合成型体(101和102)。第2树脂是使用包含30质量％的玻璃纤维的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(宝理塑料株式会社制、Duranex(注册商标)3300)，在机筒温度270℃、模具温度80℃、注射速度30mm/秒、保压压力60MPa下，从设置于接合面的相反侧的面的中心的直径1mm的针点浇口填充。

＜评价＞

对于以上述方法制作的复合成型体，根据以下方法实施漏气试验。图13为示出使用气密试验机E的气密性评价的方法的纵截面图。气密试验机E具备气密试验机主体106和气密试验机盖103。隔着O型环105，将复合成型体安装于气密试验机主体106，封固复合成型体的下部。之后，将气密试验机盖103载置于复合成型体的第1树脂成型体101上并夹紧。

向包含第2树脂成型体102的复合成型体上注入蒸馏水104，使复合成型体的第2树脂成型体102部分完全浸渍于蒸馏水104中。借助管线107送入空气，在气密试验机主体内部106施加0.2MPa的压力，直至发生泄漏，以目视观察气泡的泄漏。

＜结果＞

在实施例1和2中，第2树脂成型体在泄漏之前破坏。在比较例1和3中，由于接合强度不足导致第1树脂成型体与第2树脂成型体的界面剥离。在比较例2中，从第1树脂成型体与第2树脂成型体的界面发生泄漏。由以上确认了，根据本发明，可以兼顾高的接合强度与气密性。

附图标记说明

1 第1树脂成型体

2 纤维状填充剂

3 (A)接合强度确保部的槽

4 (B)气密性确保部的槽

5 需要确保气密性的通路

(A) 接合强度确保部

(B) 气密性确保部

101 第1树脂成型体

102 第2树脂成型体

103 气密试验机盖

104 蒸馏水

105 O型环

106 气密试验机主体

107 加压用管线

108 压力

Claims (6)

1.一种带槽的第1树脂成型体，其包含纤维状填充剂、且具有用于通过注射成型接合第2树脂的、通过激光的照射而设置的槽，该槽具有：(A)接合强度确保部，其相对于该第1树脂成型体的该纤维状填充剂的取向方向以90°±60°以内交叉的区域的投影面积比率相对于槽整体的投影面积为60％以上；和，(B)气密性确保部，其在与该第2树脂的成型体的接合部，相对于需要气密性的、从一端部至另一端部的通路以将其阻断的方向与其交叉。

2.根据权利要求1所述的带槽的第1树脂成型体，其中，所述(A)接合强度确保部具有选自直线状、条纹状、格子状、波浪线状、树枝状、鱼骨状中的1种以上的结构。

3.根据权利要求1或2所述的带槽的第1树脂成型体，其中，所述(A)接合强度确保部的槽宽为所述纤维状填充剂的平均纤维长度的80％以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的带槽的第1成型体，其中，所述(B)气密性确保部具有选自直线状、沿需要气密性的接合面的端部的圆周状、同心圆状、等高线状中的1种以上的结构。

5.一种复合成型体，其为包含纤维状填充剂、且具有通过激光的照射而设置的槽的、带槽的第1树脂成型体与第2树脂成型体的复合成型体，该槽具有：(A)接合强度确保部，其相对于该第1树脂成型体的该纤维状填充剂的取向方向以90°±45°以内交叉的区域的投影面积比率相对于槽整体的投影面积为60％以上；和，(B)气密性确保部，其在与该第2树脂成型体的接合部，相对于需要气密性的、从一端部至另一端部的通路以将其阻断的方向与其交叉。

6.一种复合成型体的制造方法，其为将第2树脂注射成型在包含纤维状填充剂的第1树脂成型体上而制造复合成型体的方法，

所述制造方法具备如下工序：

在包含纤维状填充剂的第1树脂成型体上，通过激光的照射形成具有(A)接合强度确保部和(B)气密性确保部的槽的工序，所述(A)接合强度确保部相对于第1树脂成型体的纤维状填充剂的取向方向以90°±45°以内交叉的区域的投影面积比率相对于槽整体的投影面积为60％以上，所述(B)气密性确保部在与第2树脂的成型体的接合部，相对于需要气密性的、从一端部至另一端部的通路以将其阻断的方向与其交叉；和，

将第2树脂注射成型在具备具有该(A)接合强度确保部和(B)气密性确保部的槽的第1树脂成型体上的工序。

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