JP2014128975A - セラミックとプラスチックとの複合体及びその製造方法 - Google Patents

セラミックとプラスチックとの複合体及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】強固に接合できると共に、接着剤の漏れ等の問題が発生しないセラミックとプラスチックとの接合方法及びこの方法で得た複合体を提供する。
【解決手段】セラミックとプラスチックとの複合体１０は、セラミック部材１１と、射出成形法により前記セラミック部材の上面に接合されるプラスチック部材１３とを備える。セラミック部材とプラスチック部材との間には、接着剤層１５が介在され、接着剤層は、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリブチレンテレフタレート及び酢酸二ブチルを含有する。セラミック部材表面に有機溶媒に溶解した液状接着剤を塗布し、溶媒をとばして固化後、該セラミック部材を射出成型金型内に配置し、プラスチックを溶融射出し、セラミック部材と一体に成形する。
【選択図】図２

Description

本発明は、セラミックとプラスチックとの複合体及びその製造方法に関するものである。
現在、製造技術の急速な発展に伴い、高貴で優雅なセラミックが、アクセサリー、３Ｃなどの業界において多く使用されるようになった。しかし、セラミックは特殊な物理性能を有するため、組み立て技術の過程が困難である。
従来のセラミックとプラスチックとの複合方法においては、セラミック部材及びプラスチック部材を別々に成形して、セラミック部材とプラスチック部材との接合用表面に液状接着剤を塗布した後に、所定の圧力を加えて、接着剤を介して前記セラミック部材と前記プラスチック部材とを一体に接合させる。しかし、このような製造方法は、セラミックとプラスチックとの接合界面から接着剤が漏れ易く、製品の外観不良を招く。また、セラミックとプラスチックとの接合力は非常に弱い。
従来の問題点に鑑みて、本発明は、強固に接合できると共に、接着剤の漏れ等の問題が発生しないセラミックとプラスチックとの接合方法及びこの方法で得られた複合体を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係るセラミックとプラスチックとの複合体は、セラミック部材と、射出成形法により前記セラミック部材の上面に接合されるプラスチック部材と、を備え、前記セラミック部材と前記プラスチック部材との間には、接着剤層が介在され、前記接着剤層は、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリブチレンテレフタレート及び酢酸二ブチルを含有する。
また、上記の目的を達成するために、本発明に係るセラミックとプラスチックとの複合体の製造方法は、セラミック部材を提供する工程と、前記セラミック部材の表面に、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリブチレンテレフタレート、酢酸二ブチル及び有機溶剤を主成分とする液状接着剤を塗布する工程と、前記セラミック部材の表面の液状接着剤を固化させて、接着剤層を形成する工程と、表面が前記接着剤層により被覆されているセラミック部材を射出成形金型の中に配置して、前記セラミック部材に対して溶融樹脂を射出してプラスチック部材を成形して、前記プラスチック部材を前記セラミック部材の表面に接合させる工程と、を備える。
従来の技術と異なり、本発明は、セラミック部材の表面に特殊成分の液状接着剤を塗布してそれを固形接着層と硬化した後に、前記セラミック部材に対して溶融樹脂を射出して、プラスチック部材を成形して、当該プラスチック部材を前記セラミック部材の表面に接合させる。本発明の製造方法により得られた複合体は、セラミック部材とプラスチック部材との接合力を高め、且つ接着剤が溢れるなどの問題を効果的に防止することができる。
本発明の実施形態に係るセラミックとプラスチックとの複合体を示す斜視図である。 図１に表わすＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係るセラミックとプラスチックとの複合体１０は、セラミック部材１１及びプラスチック部材１３を備える。プラスチック部材１３は、射出成形法によってセラミック部材１１と一体に成形されている。プラスチック部材１３は、成形温度が１７０℃より低い熱可塑性樹脂から作られる。
図２を併せて参照すると、セラミック部材１１とプラスチック部材１３との間には接着剤層１５が介在している。接着剤層１５は、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリブチレンテレフタレート及び酢酸二ブチルを含有する。接着剤層１５は、接着剤が乾燥して固化したものである。具体的には、接着剤は、ポリ酢酸ビニル溶液、ポリビニルアルコール溶液、ポリブチレンテレフタレート及び酢酸二ブチルが、１〜１．２：１５〜１７：０．３〜０．５：２．５〜３．０の体積比率で混合されてなる。このような配合成分の接着剤は、優れた接着性能を有し、異種材料を強固に接合することができる。
このポリ酢酸ビニル及びポリビニルアルコールは元々固体粉末であるため、このポリ酢酸ビニル及びポリビニルアルコールをそれぞれ有機溶剤に溶解させた後、得た溶液をそれぞれポリブチレンテレフタレートと酢酸二ブチルと混合させて、接着剤を得る。このうちポリ酢酸ビニル溶液の濃度は５５質量％である。即ちポリ酢酸ビニルの１００重量部に対して５５重量部の範囲で含有されている。ポリビニルアルコール溶液の濃度は５質量％である。即ちポリビニルアルコールの１００重量部に対して５重量部の範囲で含有されている。有機溶剤は、エタノールであることが好ましいが、エタノールに限定されるものではない。また、接着剤には、粘度増加剤、防腐剤やカップリング剤などが添加されている。接着層１５の厚さは、２０〜４０μｍである。
本発明の実施形態に係るセラミックとプラスチックとの複合体１０の製造方法は、以下の工程を備える。
第一工程において、焼結された後のセラミック部材１１を提供する。
第二工程において、セラミック部材１１の表面に接着剤を塗布する。接着剤は、耐高温の液状接着剤であり、且つ主にポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ジブチルフタレート、酢酸二ブチル及び適量な有機溶剤を含有する。ポリ酢酸ビニル溶液、ポリビニルアルコール溶液、ジブチルフタレート及び酢酸二ブチルは、１〜１．２：１５〜１７：０．３〜０．５：２．５〜３．０との体積比率で混合されてなる。ポリ酢酸ビニル溶液の濃度は５５質量％であり、即ちポリ酢酸ビニルの１００重量部に対して５５重量部の範囲で含有されている。ポリビニルアルコール溶液の濃度は５質量％であり、即ちポリビニルアルコールの１００重量部に対して５重量部の範囲で含有されている。
ポリ酢酸ビニル及びポリビニルアルコールは元々固体粉末であるため、ポリ酢酸ビニル及びポリビニルアルコールを有機溶剤に溶解させた後、得られた溶液をそれぞれポリブチレンテレフタレートと酢酸二ブチルと混合させて、接着剤を得る。有機溶剤は、エタノールであることが好ましいが、エタノールに限定されるものではない。また、接着剤には、粘度増加剤、防腐剤やカップリング剤などが添加されている。
第三工程において、セラミック部材１１の表面の液状接着剤を固化して接着剤層１５を形成する。接着剤層１５の厚さは、２０〜４０μｍである。固化工程によって、液状接着剤の中の有機溶剤は完全に揮発される。固化工程は、４０℃の温度で３０分間焼くか又は常温下で２４時間放置することによって、接着剤を固化させる。
第四工程において、表面に接着剤層１５が被覆されているセラミック部材１１を射出成形金型（図示しない）の中に配置して、プラスチック部材１３を射出成形することにより、所望のセラミックとプラスチックとの複合体１０を製造して得る。プラスチック部材１３は、セラミック部材１１の接着剤層１５がある表面に強固に接合される。本工程においては、成形温度が１７０℃より低い熱可塑性樹脂を採用する。それは、射出成形金型の温度が高すぎると、前記接着剤の機能を失うからである。
第五工程において、上記の工程で得られたセラミックとプラスチックとの複合体１０に対してラッピング、塗装などの処理を行なって、セラミックとプラスチックとの複合体１０の外観をさらに綺麗にする。
本発明は、三つのセラミックとプラスチックとの複合体を試料として選び取って、引張り破断テストを行った。各試料を６回テストした。具体的には、型番が１２２０（Ｈ）ＳのＳＥ精度負荷試験装置（ＳＥ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）を用いてテストした。引張力（単位がＮである）のテスト結果を表１に表わす。
Figure 2014128975
上記のテスト結果から分かるように、本発明の製造方法によって得たセラミックとプラスチックとの複合体１０において、セラミック部材１１とプラスチック部材１３との間の引張力は大きく、セラミック部材１１とプラスチック部材１３とは強固に接合されていることがわかる。
上記の実施形態から分かるように、本発明は、セラミック部材１１の表面に特殊成分の液状接着剤を塗布してそれを固形接着層と硬化した後に、セラミック部材１１に対して溶融樹脂を射出してプラスチック部材１３を成形して、プラスチック部材１３をセラミック部材１１の表面に接合させる。従って、本発明の製造方法により得られた複合体は、セラミック部材１１とプラスチック部材１３との接合力が強く、密封性に優れ、且つ接着剤が漏れるなどの問題を効果的に防止することができる。
１０ 複合体
１１ セラミック部材
１３ プラスチック部材
１５ 接着剤層

Claims (6)

  1. セラミック部材及び射出成形法により前記セラミック部材の上面に接合されるプラスチック部材を備え、前記セラミック部材と前記プラスチック部材との間には、接着剤層が介在され、前記接着剤層は、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリブチレンテレフタレート及び酢酸二ブチルを含有することを特徴とするセラミックとプラスチックとの複合体。
  2. 前記接着剤層は、液状接着剤が乾燥して固化されてなり、前記液状接着剤は、ポリ酢酸ビニルを有機溶剤に溶解してなる溶液と、ポリビニルアルコールを有機溶剤に溶解してなる溶液と、ポリブチレンテレフタレートと、酢酸二ブチルとが１〜１．２：１５〜１７：０．３〜０．５：２．５〜３．０の体積比率によって混合されてなり、前記ポリ酢酸ビニルを有機溶剤に溶解させてなる溶液の濃度は５５質量％であり、前記ポリビニルアルコールを有機溶剤に溶解させてなる溶液の濃度は５質量％であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックとプラスチックとの複合体。
  3. 前記接着剤層の厚さは、２０〜４０μｍであり、前記プラスチック部材の成形温度は、１７０℃より低い熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックとプラスチックとの複合体。
  4. セラミック部材を提供する工程と、
    前記セラミック部材の表面に、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリブチレンテレフタレート、酢酸二ブチル及び有機溶剤を主成分とする液状接着剤を塗布する工程と、
    前記セラミック部材の表面の液状接着剤を固化させて、接着剤層を形成する工程と、
    表面が前記接着剤層により被覆されているセラミック部材を射出成形金型の中に配置して、前記セラミック部材に対して溶融樹脂を射出してプラスチック部材を成形して、前記プラスチック部材を前記セラミック部材の表面に接合させる工程と、
    を備えることを特徴とするセラミックとプラスチックとの複合体の製造方法。
  5. 前記接着剤層を形成する工程は、４０℃の温度下で３０分間焼くか又は常温下で２４時間放置することにより実現されることを特徴とする請求項４に記載のセラミックとプラスチックとの複合体の製造方法。
  6. 前記プラスチック部材を射出成形する過程において、前記射出成形金型の温度は１７０℃より低いことを特徴とする請求項４に記載のセラミックとプラスチックとの複合体の製造方法。
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