JP2014004823A - 複合成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤を使用せず、樹脂部を構成する熱可塑性樹脂の種類によらず、樹脂部と金属部との密着性を改善する技術を提供する。
【解決手段】樹脂部との部分的な接合予定面のみに粗面を形成するレーザーによる粗面化工程と、上記粗面化工程後の金属部を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の上記熱可塑性樹脂組成物を上記射出成形用金型内に射出し、樹脂部と金属部とを一体化する一体化工程と、を有する複合成形体の製造方法を採用する。樹脂部と接合する金属部が複数箇所存在してもよい。また、熱可塑性樹脂組成物は、ポリアリーレンサルファイド系樹脂を主成分とし、熱可塑性樹脂組成物の熱伝導率は、０．５Ｗ/ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂部と金属部とから構成される複合成形体の製造方法に関する。

アルミニウムやアルミニウム合金等の金属部と、熱可塑性樹脂組成物から構成される樹脂部とが一体化されてなる複合成形体は、従来から、インパネ周りのコンソールボックス等の自動車の内装部材やエンジン周り部品や、インテリア部品、デジタルカメラや携帯電話等の電子機器の外装部材等に用いられている。

金属部と樹脂部とを一体化する方法としては、金属部の表面を加工し微小な凹凸を形成する方法、接着剤や両面テープを用いて接着する方法、金属部及び／又は樹脂部に折り返し片や爪等の固定部材を設け、この固定部材を用いて両者を固着させる方法、ねじ等を用いて接合する方法等がある。これらの中でも、金属部に微小な凹凸を形成する方法や接着剤を用いる方法は、最近、複合成形体を設計する際における自由度が高いため、頻繁に用いられる傾向にある。

ここで、金属部と樹脂部とを一体化するための接着剤は高価であることが知られる。また、上記の複合成形体の製造においては、樹脂部と金属部とを別々に成形加工し、その後、一体化する必要があるため、複合成形体の生産性が低下する問題がある。

上記の問題点を解決する複合成形体の製造方法として、金属部を射出成形用の金型のキャビティ内に配置し、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物をキャビティ内に射出して、金属部と樹脂部とが一体となった複合成形体を製造する複合化方法が知られている。

上記複合化成形法によれば、接着剤を使用する必要が無いため、複合成形体の製造コストを削減することができる。また、複合成形体における樹脂部の成形加工時に樹脂部と金属部とが一体化されるため、接着剤を用いる方法と比較して必要な工程が少なく、生産性にも優れる。

しかし、この複合化成形法によっても、得られる複合成形体における樹脂部と金属部との密着力が小さい問題があり、金型に配置する金属部に予め接着剤を塗布しておく方法や、樹脂自体を改良して樹脂部と金属部との密着性を改善する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

最近は、金属部表面をケミカルエッチング処理して金属表面に凹凸を形成し、樹脂部と金属部との密着力を大きくする試みがされている（例えば、特許文献２参照）。しかし、この方法においては、金属部の一部を表面処理することは困難であり全面処理になってしまうことに起因する意匠性の悪さや金属部の表面をケミカルエッチングすることによる寸法変化のために複合化成形した場合にバリが生じやすく、またそのバリが、金属部と樹脂部との密着力が良好なために、除去しにくいという問題点がある。

特開２００９−７８４３４号公報 特開２００７−１８２０７１号公報

上記の通り、従来の方法では、高価な接着剤を使用するか、又は樹脂部の原料として特定の熱可塑性樹脂を使用する必要がある。特に、熱可塑性樹脂の種類等に応じて様々な性質を樹脂部に付与することが可能であるため、上記特定の熱可塑性樹脂以外の熱可塑性樹脂の使用が望まれる場合も多い。また、金属部をエッチングする方法は、複合化成形した場合にバリが生じやすく、また、そのバリが、金属部と樹脂部との密着力が良好なために、除去しにくいという問題点がある。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、接着剤を使用せず、樹脂部を構成する熱可塑性樹脂の種類によらず、樹脂部と金属部との密着性を改善する技術を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、複合成形体の製造方法が以下の工程を備えることで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、樹脂部との部分的な接合予定面のみに粗面を形成するレーザーによる粗面化工程と、上記粗面化工程後の金属部を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の上記熱可塑性樹脂組成物を上記射出成形用金型内に射出し、樹脂部と金属部とを一体化する一体化工程と、を有する複合成形体の製造方法である。また、本発明は以下のものを提供する。

（１） 熱可塑性樹脂組成物から構成される樹脂部と、前記樹脂部と接合する金属部と、を備える複合成形体の製造方法であって、レーザーにより、前記樹脂部との部分的な接合予定面のみに粗面を形成する粗面化工程と、前記粗面化工程後の金属部を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の前記熱可塑性樹脂組成物を前記射出成形用金型内に射出し、樹脂部と金属部とを一体化する一体化工程と、を有する複合成形体の製造方法。

（２） 樹脂部と金属部との接合箇所が複数存在する（１）に記載の複合成形体の製造方法。

（３） 前記樹脂部と前記金属部との接合強度が１０ＭＰa以上である（１）又は（２）記載の複合成形体の製造方法。

（４） 前記樹脂部は絶縁部であり、前記金属部は導電性放熱部であり、前記複合成形体は、前記絶縁部を介して前記導電性放熱部と連結する導電性発熱部を更に備え、前記導電性発熱部と前記絶縁部とを連結する連結工程を、更に有する（２）に記載の複合成形体の製造方法。

（５） 前記熱可塑性樹脂組成物は、ポリアリーレンサルファイド系樹脂を主成分とし、前記熱可塑性樹脂組成物の熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である（１）から（４）のいずれかに記載の複合成形体の製造方法。

本発明によれば、接着剤を使用せず、樹脂部を構成する熱可塑性樹脂の種類によらず、樹脂部と金属部との密着性を改善することができる。

図１は、本発明の方法で製造される複合成形体の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、樹脂部と一体化される前の金属部を模式的に示す斜視図である。 図３は、ハッチング幅を説明するための模式図である。 図４は、放熱構造体を模式的に示す斜視図である。 図５は、実施例及び比較例で使用した複合成形体を模式的に示す図であり、（ａ）は分解斜視図であり、（ｂ）は斜視図であり、（ｃ）は金属部のみを示す図である。 実施例にて行った、樹脂部と金属部との間の接合強度の測定方法を模式的に示す図である。 実施例にて行った、放熱性評価の評価方法を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

＜複合成形体の製造方法＞
本発明の複合成形体の製造方法は、粗面化工程と一体化工程とを少なくとも有する。以下、本発明の複合成形体の製造方法について詳述する。

複合成形体を製造するにあたっては、先ず、金属部及び樹脂部の原料となる、金属及び熱可塑性樹脂組成物を準備する。

金属部を構成する金属の種類は特に限定されず、用途等に応じて適宜好ましい種類の金属を使用することができる。例えば、鋼、鋳鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、金、銀、真鍮等の金属、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金、錫合金等の合金を使用することができる。

上記金属部の製造方法は特に限定されず、従来公知の方法を採用することができる。このような方法として、例えば、高圧鋳造法を挙げることができる。高圧鋳造法は、金型に溶融した金属を圧入することにより、高い寸法精度の鋳物を短時間に大量に生産する鋳造方式である。また、製造された金属部を所望の形状に成形するために、工作機械による切削加工等を用いてもよい。

樹脂部を構成する熱可塑性樹脂組成物の種類も特に限定されず、用途等に応じて適宜好ましい熱可塑性樹脂組成物を用いることができる。

本発明の特徴の一つは、熱可塑性樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の種類によらず、樹脂部と金属部との密着性を高めることができる点にある。したがって、熱可塑性樹脂の種類によらず、本発明の効果を奏する。このため、例えば、以下のようにして使用する熱可塑性樹脂の種類を決定することができる。

本発明の製造方法で製造される複合成形体の最適な用途の一例として、放熱構造体を挙げることができる。放熱構造体については後述する。複合成形体が放熱構造体として使用される場合には、熱可塑性樹脂組成物が、高い耐熱性を有し、且つ高い熱伝導性を有する熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。

優れた耐熱性を有し、且つ熱伝導性の高い熱可塑性樹脂としては、ポリアリーレンサルファイド系樹脂が挙げられる。

このように、本発明の製造方法によれば、熱可塑性樹脂の種類によらず、金属部と樹脂部との密着力を向上させることができるため、用途に応じて、最適な熱可塑性樹脂を選択することができる。

以下、粗面化工程及び一体化工程の各工程について説明する。上記の通り、樹脂部及び金属部の形状は特に限定されないが、本実施形態においては、図１に示す具体的な複合成形体を製造する場合を例に本発明について説明する。

図１に示す複合成形体を製造する場合について説明する。図１に示す複合成形体１は、金属部１０と四つの樹脂部２０とを備える。

図２には、樹脂部２０が形成される前の金属部１０を示す。金属部１０は、樹脂部２０と接合する部分である接合予定面１１を有する。本実施形態において、接合予定面１１は、図２中の二点鎖線で囲まれた部分である。

［粗面化工程］
粗面化工程とは、金属部における、上記金属部と上記樹脂部との接合予定面のみに、レーザーで粗面を形成する。接合予定面に粗面を形成することで、製造される複合成形体の樹脂部と金属部との密着力を向上させることができるだけでなく、樹脂部と金属部との熱伝導が円滑になる。また、接合予定面のみを粗面化することによって、金属部を金型に装着しても、金型キャビティの開口縁と粗面とが交わることがないため、金型キャビティに金属部を隙間無く装着することが可能になり、射出成形による金属部と樹脂部の一体化成形時に生じるバリ発生を抑制することができる。また、接合予定面のみ粗面化処理しているため、接合予定面のみ密着力が向上しており、たとえバリが生じても簡単に除去することが可能となっている。上記の通り、本発明における粗面は樹脂部と金属部との間の密着力を向上させたり、熱伝導を円滑にしたりする技術的意義を有するものであり、「接合予定面のみを粗面化する」とは、各樹脂部との密着力や熱伝導を高めるための粗面が、接合予定面内のみに形成されていることを意味するものである。したがって、「接合予定面のみ」とは、接合予定面に粗面化処理が施されていると同時に、接合予定面外であり且つ金型キャビティの開口縁と粗面とが交わらない位置に、樹脂部と金属部との密着力等を高めることに無関係な粗面が形成されている場合を本発明の範囲から排除しない。

粗面が接合予定面１１の全面或いはその一部に形成されることで、金属部と樹脂部との密着力向上効果及び金属部と樹脂部との熱伝導性向上効果を奏する。また、金属部１０の接合予定面のみに粗面が形成されることで、バリの発生を抑える効果、及びたとえバリが発生してもバリを容易に除去できる効果を奏する。その結果、本発明によれば、金属部の表面全体に粗面が形成されることにより、複合成形体の外観が損なわれたり、粗面の形成により寸法精度が損なわれたりすることがほとんどない。特に、高い寸法精度が要求される自動車用部品、電子部品等の精密成形体として、本発明の方法で製造された複合成形体を、好ましく使用することができる。ただし、本発明の効果である樹脂部と金属部との密着力の向上、及び、樹脂部と金属部との熱伝導性の向上は、接合予定面１１の全体に粗面を形成することで、顕著に高まる。

また、本発明においては、金属部１０の一部に粗面を形成するため、不要な箇所に粗面を形成しなくてもよい。このため、本発明における、金属部１０への粗面の形成は効率的である。

また、本発明では、金属部１０の表面の一部に粗面を形成するために、レーザーを用いる。レーザーを用いる方法であれば、ケミカルエッチング等の一般的な方法とは異なり、容易に接合予定面１１のみに粗面化を行うことができる。接合予定面が複数ある場合にはよりその容易さが顕著になる。この点からも、本発明の製造方法によれば、粗面を効率よく、金属部１０に形成できるといえる。

また、ケミカルエッチングの場合、エッチング処理後３ヶ月程度経過した金属部を用いて、射出一体化成形をした場合、金属部と樹脂部との密着力が劣ったものになるが、レーザーを用いた金属部の場合、レーザー処理後３ヶ月経過した金属部を用いても密着力は良好な状態を維持することができる。

上記粗面化工程により形成される粗面は、表面の微細な凹凸である。凹凸の粗さの程度は、樹脂部に含まれる熱可塑性樹脂の種類、金属部を構成する金属の種類等に応じて適宜調整される。

上記粗面化工程で形成される粗面は、接合予定面に物理的に形成される凹凸であり、ケミカルエッチング等で形成される粗面とは異なる。物理的に形成される凹凸であるため、長期間放置されても凹凸形状に変化が小さい。また、物理的に形成される凹凸であるため、粗面形成後の金属部は、厳密に調整された環境下での保管が要求されない。

次いで、金属部１０の接合予定面１１に粗面を形成する方法について説明する。粗面を形成する方法は、レーザーを用いて、金属部１０の表面に粗面を形成する一般的な方法であれば、いずれも採用することができる。凹凸の大きさや、粗さ等の調整については、レーザーの照射条件を変更することで、行うことができる。以下レーザー光の照射条件等について説明する。

レーザー光により形成される凹凸は、レーザー光の走査により、金属部１０の表面を溝堀加工及び溶融させ再凝固させる条件にて加工することにより形成される。より具体的には、所定の走査方向について、レーザー光を金属部１０の表面に走査した後、所定の走査方向とクロスする別の走査方向について、レーザー光を金属部１０の表面に走査する方法（以下「クロスレーザースキャニング」という場合がある。）で凹凸を形成することが好ましい。クロスレーザースキャニングの際の好適条件に関し、特に重要なパラメータである「クロス角度」及び「繰り返し加工回数」に関する好適条件を説明し、次いで他のパラメータに関する好適条件を順次説明することとする。

クロス角度（加工方向）は、所定の走査方向と別の走査方向との角度が１０°以上であることが好適であり、４５°以上であることがより好適である。即ち、前の加工に対して、次の加工の走査方向が同じでないことが重要である。更に、金属部１０と樹脂部２０と間の接合強度が高まるという理由で、クロス角度が略９０°であることが最適である。

次に、繰り返し加工回数（重畳回数、クロスハッチング回数）は、処理される金属の種類・クロス角度（加工方向）・出力等に基づき、当業者が適宜決定する。ここで、一般的には、繰り返し加工回数が少なすぎる場合には、金属部１０と樹脂部２０との密着力が弱くなる場合がある。他方、繰り返し加工回数が多すぎる場合には、加工時間が増大するのと、せっかく形成されたアンカー効果の高い凹凸が破損してしまう場合がある。例えば、クロス角度が略９０°であるとき、金属がＳＵＳの場合には８〜１０回が好適であり、Ｍｇの場合には４〜５回が好適である。ここで、ある加工とその次の加工の加工条件を変えてもよい。例えば、１回目を比較的大きな出力で深い面粗し加工を行い、２回目で形状を整える態様を挙げることができる。また、金属表面の色の違いによるレーザー加工性については、一般的に、黒系の表面色を有する金属と比較して、銀色系、更にはワインレッド系や橙系の表面色を有する金属では、同じ出力の場合、反射率の違いから加工性が落ちるとされている。しかしながら、走査方向を変えながら、何回も繰返し加工を行うため、同一条件で加工しても加工面に大きな差は見られないことが確認されている。また、例えば走査方向を０°に設定して加工した後、４５°ずつ加工方向を回転させ、４回加工しても同様な効果が得られることが確認されている。

次に、レーザー光の照射に関する他のパラメータの好適条件について詳述する。まず、他のパラメータとしては、加工機出力、ハッチング幅、レーザービームスポット径とハッチング幅とのバランス等を挙げることができる。なお、これらパラメータの好適条件は、処理対象となる金属の種類、求められる樹脂部と金属部との接合強度、使用するレーザー装置の出力等に応じて変わるものである。以下、各パラメータについて一般的な好適条件を説明する。

先ず、「加工機出力」は、平均出力２０Ｗ程度の機種において、設定範囲８０％以上であることが好適であり、より好適には９２〜９５％である。出力の大きな設備については、設定出力を大きくすることにより、加工回数を少なくでき、加工時間の短縮が可能である。例えば、２０Ｗよりも４０Ｗの方が、加工性は上がる（レーザースキャニングの設定速度・周波数を上げることが可能）。この場合、クロスハッチングの回数も多少減らすことが可能となる（例えば、ＳＵＳの場合、２０Ｗでは８〜１０回であるところ、４０Ｗでは６〜８回程度）。なお、陽極酸化されていない金属の場合は、陽極酸化処理されているものよりも出力を高めに設定する必要がある。

次に、「ハッチング幅」は、一般的には、０．０２〜０．６ｍｍであることが好適である。ハッチング幅の設定値が小さい場合、プログラム量が増大し設備に負担がかかり、また、加工時間が増えることにより加工コストが上昇する。また、設定値が大きい場合、ハッチング幅が広がりすぎアンカー効果の高い凹凸形状が形成しにくくなる。なお、図３は、ハッチング幅の概念を示したものである（図３中の円はパルスによるレーザー光の照射を表す。また、白抜き矢印はレーザー光の走査方向である）。なお、ハッチング幅に関しては、金属の種類に応じてその幅を決定することが好適である。例えばＭｇのように加工性のよい材料は、比較的ハッチング幅を広めにとらないと凹凸が潰れてしまうのでハッチング幅を広めに設定する一方、ＳＵＳのようにそれ程加工性のよくない材料は、ハッチング幅を比較的広範囲で設定できる。更には、加工機出力を大きくすると、加工性が上がると共に加工部周辺への影響も大きく平坦な加工になり易いため、ハッチング幅をプラス気味に設定することが好適である。

次に、「レーザービームスポット径とハッチング幅とのバランス」は、ハッチング幅をビームスポット径の５０〜３００％に設定することが好適であり、６０〜１５０％に設定することがより好適である。例えば、２０Ｗ機種のレーザービームスポット径をΦ０．１ｍｍと設定した場合の設定ハッチング幅は、０．０５〜０．３ｍｍであり、より好適には０．０６〜０．１５ｍｍである。

［一体化工程］
一体化工程とは、上記粗面化工程後の金属部１０を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を射出成形用金型内に射出し、樹脂部２０と金属部１０とを一体化する工程を指す。

射出成形の条件は特に限定されず、熱可塑性樹脂組成物の物性や、金属部１０に形成された粗面に応じて、適宜、好ましい条件を設定することができる。

射出成形用金型内に射出された熱可塑性樹脂組成物が固化し、金属部１０と樹脂部２０とが一体化することで、本発明の複合成形体１は完成する。金型から複合成形体１を取り出すことで、本発明の複合成形体１が得られる。

＜放熱構造体＞
本発明の製造方法は、放熱構造体を製造する方法として好ましい。先ず、放熱構造体について、図４を用いて説明する。図４には放熱構造体２の一例を示す。放熱構造体２は、絶縁部３と、導電性放熱部４と、導電性発熱部５とを備える。図４に示すように、導電性放熱部４と導電性発熱部５とが絶縁部３を介して連結する。

絶縁部３が上述の複合成形体における樹脂部に相当し、導電性放熱部４が上述の複合成形体における金属部に相当する。

本発明の方法で製造された放熱構造体は、絶縁部３と導電性放熱部４との密着力及び絶縁部３と導電性発熱部５との密着力が強いために、絶縁部３と導電性放熱部４及び絶縁部３と導電性発熱部５との間の熱の伝達が円滑である。このため、本発明の方法で製造された放熱構造体２は、放熱構造体としての性能も高い。

ここで、絶縁部３と導電性放熱部４或いは導電性発熱部５との接合強度は、１０ＭＰａ以上であることが好ましく、１０〜５０ＭＰａであることがより好ましい。１０ＭＰａ以上とすることで良好な熱の伝達が達成できる。

特に、本実施形態のように放熱部及び発熱部がともに導電性である場合には、放熱部と発熱部との間を電気的に絶縁する必要がある。このような放熱構造体の場合、導電性放熱部４と導電性発熱部５との間に絶縁部３を配置することによる熱の伝達が大きく妨げられることが問題となるが、本発明の方法で製造された放熱構造体は、絶縁部と導電性放熱部との間の熱の伝達がスムーズであるため、このような問題は生じない。なお、導電性発熱部５としては、例えば電子部品等を例示することができる。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜インサート成形体の製造方法＞

実施例及び比較例で使用した複合成形体の模式図を図５に示した。（ａ）は分解斜視図であり、（ｂ）は斜視図であり、（ｃ）は金属部のみを示す図である。このインサート成形体を以下の方法で製造した。なお、図中の寸法の単位はｍｍである。

樹脂部を構成する熱可塑性樹脂組成物１として、ポリフェニレンサルファイド系樹脂組成物（充填材料としてガラスファイバーを３５質量％含み、溶融粘度が１６０Ｐａ・ｓ（３１０℃、１０００ｓｅｃ^−１）、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂組成物、ポリプラスチックス（株）製、「フォートロン（登録商標）１１３５ＭＦ１」）を用いた。
また、樹脂部を構成する熱可塑性樹脂組成物２として、ポリフェニレンサルファイド系樹脂組成物（無機充填材料を６０質量％含み、溶融粘度が２００Ｐａ・ｓ（３１０℃、１０００ｓｅｃ^−１）、熱伝導率が０．７Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂組成物、ポリプラスチックス（株）製、「フォートロン（登録商標）６５６５Ａ７」）を用いた。
更に、樹脂部を構成する熱可塑性樹脂組成物３として、ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物（充填材料としてガラスファイバーを３０質量％含み、溶融粘度が１７０Ｐａ・ｓ（２６０℃、１０００ｓｅｃ^−１）、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂組成物、ウィンテックポリマー（株）製、「ジュラネックス（登録商標）３３００」）を用いた。

金属部として、アルミニウム（Ａ５０５２、厚さ２ｍｍ）から構成される２種類のレーザー処理をした板状物を用いた。これら板状の金属部は、図５（ａ）の斜線で示す部分に接合面を有する。

＜レーザー処理１＞
レーザーマーカ Ｃｏｂｒａ Ｅｌｅｃｔｒｏｘ社製｛レーザタイプ：継続波／Ｑｓｗｉｃｈ付Ｎｄ：ＹＡＧ、発振波長：１．０６４μｍ、最大定格出力：２０Ｗ（平均）｝を用い、出力９５％、ハッチング幅０．２ｍｍ、周波数９ｋＨｚ、走査速度８０ｍｍ／ｓ、走査回数５回という条件で、２箇所の接合予定面の金属表面を格子状に処理した。

＜レーザー処理２＞
レーザーマーカ Ｃｏｂｒａ Ｅｌｅｃｔｒｏｘ社製｛レーザタイプ：継続波／Ｑｓｗｉｃｈ付Ｎｄ：ＹＡＧ、発振波長：１．０６４μｍ、最大定格出力：２０Ｗ（平均）｝を用い、出力９５％、ハッチング幅０．８ｍｍ、周波数９ｋＨｚ、走査速度８０ｍｍ／ｓ、走査回数５回という条件で、２箇所の接合予定面の金属表面を格子状に処理した。

これらの金属部をそれぞれ金型に配置し、この金属部を熱可塑性樹脂組成物１〜３のいずれかから構成される樹脂部と一体化する一体化工程を行った。成形条件は以下の通りである。複合成形体の形状は図５に示す通りである。
［成形条件］
・熱可塑性樹脂組成物１及び２について
成形機：ソディックＴＲ−４０ＶＲ（縦型射出成形機）
シリンダー温度：３２０℃
金型温度：１６０℃
射出速度：１００ｍｍ／ｓ
保圧力：９８ＭＰａ×５秒
・熱可塑性樹脂組成物３について
成形機：ソディックＴＲ−４０ＶＲ（縦型射出成形機）
シリンダー温度：２６０℃
金型温度：１４０℃
射出速度：７０ｍｍ／ｓ
保圧力：４９ＭＰａ×２０秒

＜評価＞
上記の方法で作成した複合成形体について、接合部分の接合強度及び放熱性の評価を行った。また、レーザー処理を施さず、一方の接合面（接合面１）では一液性エポキシ樹脂接着剤（「ＸＮＲ３５０３」ナガセケムテックス（株）製（硬化条件：１２０℃×１０ｍｉｎ））を使用して樹脂部と金属部とを接合させ、他方の接合面（接合面２）では加熱硬化型シリコーン接着シール材（「ＴＳＥ３２２」、モーメンティブ製（硬化条件：１５０℃×６０ｍｉｎ））を使用して樹脂部と金属部とを接合した複合成形体についても同様に評価を行った。具体的な評価方法は以下の通りである。
［接合強度］
図５に示す形状を有する複合成形体の金属部の真ん中を長手方向に対して垂直に切断することにより２つに分割し、評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを、図６に示すように、台座（冶具）上に配置し、１ｍｍ／ｍｉｎの速度で矢印方向に金属部から樹脂部を押し剥がすように冶具を動かした。金属部から樹脂部が剥がれた時点での強度を接合強度として測定した。なお、測定機器としてテンシロンＵＴＡ−５０ｋＮ（（株）オリエンテック製）を使用した。熱可塑性樹脂組成物１〜３を用いて得られた測定結果をそれぞれ表１〜３に示す（値は３回の試験における平均値である）。

［放熱性評価］
図７に示すように表面温度１５０℃のアルミニウム台（ホットプレート上に設置）に複合成形体を配置し、配置直後の金属部の樹脂側端面から３ｍｍ離れた部分の温度をサーモグラフィー装置（（株）チノー製 ＴｈｅｒｍａＣＡＭ ＣＰＡ−７８００）を用いて測定した。計測された温度が高いほど、複合成形体の放熱性が高いことを示す。熱可塑性樹脂組成物１〜３を用いて得られた測定結果をそれぞれ表１〜３に示した。

[溶融粘度]
東洋精機（株）製キャピログラフを用い、キャピラリーとして１ｍｍφ×２０ｍｍＬ／フラットダイを使用し、所定のバレル温度、剪断速度１０００ｓｅｃ^−１での溶融粘度を測定した。上記のバレル温度は、熱可塑性樹脂組成物１及び２については３１０℃に設定し、熱可塑性樹脂組成物３については２６０℃に設定した。

［熱伝導率］
射出成形にてシリンダー温度３２０℃、金型温度１５０℃で直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状成形品を作製した。この円板状成形品を４枚重ねたサンプルを用い、ホットディスク法熱物性測定装置（京都電子工業（株）製 ＴＰＡ-５０１）で熱伝導率を測定した。

表１〜３に示す通り、レーザー処理を施すことにより、金属部表面の複数箇所に樹脂部が形成された複合成形体において、樹脂部と金属部との接合強度が顕著に高まることが確認された。また、接合強度を１０ＭＰａ以上とすることで、良好な熱の伝達が達成できることが確認された。更に、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋの熱可塑性樹脂組成物を用いることで、放熱性がより向上することが確認された。

１ 複合成形体
１０ 金属部
１１ 接合予定面
２０ 樹脂部
２ 放熱構造体
３ 絶縁部
４ 導電性放熱部
５ 導電性発熱部

Claims (5)

1. 熱可塑性樹脂組成物から構成される樹脂部と、前記樹脂部と接合する金属部と、を備える複合成形体の製造方法であって、
   前記樹脂部との部分的な接合予定面のみに粗面を形成するレーザーによる粗面化工程と、
   前記粗面化工程後の金属部を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の前記熱可塑性樹脂組成物を前記射出成形用金型内に射出し、樹脂部と金属部とを一体化する工程と、を有する複合成形体の製造方法。
2. 樹脂部と金属部との接合箇所が複数存在する請求項１に記載の複合成形体の製造方法。
3. 樹脂部と金属部との接合強度が１０ＭＰa以上である請求項１又は２記載の複合成形体の製造方法。
4. 前記樹脂部は絶縁部であり、前記金属部は導電性放熱部であり、
   前記複合成形体は、前記絶縁部を介して前記導電性放熱部と連結する導電性発熱部を更に備え、
   前記導電性発熱部と前記絶縁部とを連結する連結工程を、更に有する請求項２に記載の複合成形体の製造方法。
5. 前記熱可塑性樹脂組成物は、ポリアリーレンサルファイド系樹脂を主成分とし、前記熱可塑性樹脂組成物の熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１から４のいずれかに記載の複合成形体の製造方法。

Images