JP2014133407A - 金属樹脂複合成形体用インサート金属部材及び金属樹脂複合成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】インサート金属部材の表面に粗面を形成して、インサート金属部材と樹脂部材との界面における気密性を向上させる技術を提供する。
【解決手段】気体又は液体の遮断機能を有する金属樹脂複合成形体５用のインサート金属部材１は、その表面に、複数の粗面を有する粗面化領域３を備え、粗面化領域３は、少なくとも、インサート金属部材１と、インサート金属部材１上にインサート成形される樹脂部材６との接合予定面の一部又は全部に形成され、上記接合予定面において、粗面化領域３は、上記気体又は液体が接する遮断側の縁部から、上記気体又は液体が接しない開放側の縁部にかけて連続貫通する粗面を有しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属樹脂複合成形体用のインサート金属部材、及び上記インサート金属部材と樹脂部材とを備える金属樹脂複合成形体に関する。

金属や合金等から構成されるインサート金属部材と、熱可塑性樹脂組成物から構成される樹脂部材とが一体化されてなる金属樹脂複合成形体は、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インターフェース接続部、電源端子部等の外界と接触する部品に用いられている。

インサート金属部材と樹脂部材とを一体化する方法としては、インサート金属部材側の接合面に微小な凹凸を形成しておきアンカー効果で接合する方法、接着剤や両面テープを用いて接着する方法、インサート金属部材及び／又は樹脂部材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、インサート金属部材に微小な凹凸を形成する方法や接着剤を用いる方法は、金属樹脂複合成形体の設計する自由度の点で有効である。

特に、インサート金属部材の表面を加工し微小な凹凸を形成する方法は、高価な接着剤を使用しない点において有利である。インサート金属部材の表面を加工し微小な凹凸を形成する方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が挙げられる。

特開２０１０−１６７４７５号公報

上記特許文献１に記載の方法は、インサート金属部材の表面における所望の範囲に粗面を形成可能であり、作業も簡便で、有効な方法の一つである。なお、特許文献１に記載の方法では、レーザーで上記表面に粗面を形成する。

しかし、前述のデジタルカメラや携帯電話等の電子機器のインターフェース接続部、電源端子部等の外界と接触する部品、近年の携帯を初めとする電子機器では防水機能が標準となりつつあるが、これら外界接触部品において金属と樹脂との界面からの水の浸入が問題となっている。また、電子機器部品は、製造過程で半田付け工程（リフロー工程）を経る必要があるが、その過程で用いられる金属酸化膜除去剤が金属と樹脂との界面を伝わり、基板に染み出すことが問題となっている。

これらの問題を解決するためには、インサート金属部材表面に粗面を形成することによりインサート金属部材と樹脂部材とを一体化する方法において、両者間の更なる密着性が必要となっており、インサート金属部材と樹脂部材との界面における密着性、特に気密性の向上が急務の課題となっている。

本発明の目的は、インサート金属部材の表面に粗面を形成して、インサート金属部材と樹脂部材との界面における気密性を向上させ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、気体又は液体の遮断機能を有する金属樹脂複合成形体用のインサート金属部材の表面のうち、少なくとも、樹脂部材との接合予定面の一部又は全部に、気体又は液体が接する遮断側の縁部から、気体又は液体が接しない開放側の縁部にかけて連続貫通する粗面を有しない粗面化領域を形成させることにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１） 気体又は液体の遮断機能を有する金属樹脂複合成形体用のインサート金属部材であって、上記インサート金属部材は、その表面に、複数の粗面を有する粗面化領域を備え、上記粗面化領域は、少なくとも、上記インサート金属部材と、上記インサート金属部材上にインサート成形される樹脂部材との接合予定面の一部又は全部に形成され、上記接合予定面において、上記粗面化領域は、上記気体又は液体が接する遮断側の縁部から、上記気体又は液体が接しない開放側の縁部にかけて連続貫通する粗面を有しないインサート金属部材。

（２）上記複数の粗面は、レーザー照射により形成されたものである（１）に記載の金属樹脂複合成形体用のインサート金属部材。

（３） 化学的に処理されている（１）又は（２）に記載の金属樹脂複合成形体用のインサート金属部材。

（４） インサート金属部材と、上記インサート金属部材上にインサート成形された樹脂部材とを備え、気体又は液体の遮断機能を有する金属樹脂複合成形体であって、上記インサート金属部材は、その表面に、複数の粗面を有する粗面化領域を備え、上記粗面化領域は、少なくとも、上記インサート金属部材と、上記樹脂部材との接合面の一部又は全部に形成され、上記接合面において、上記粗面化領域は、上記気体又は液体が接する遮断側の縁部から、上記気体又は液体が接しない開放側の縁部にかけて連続貫通する粗面を有しない金属樹脂複合成形体。

（５）上記複数の粗面は、レーザー照射により形成されたものである（４）に記載の金属樹脂複合成形体。

（６）上記インサート金属部材は、化学的に処理されている（４）又は（５）に記載の金属樹脂複合成形体。

（７）上記粗面化領域において、粗面化領域１ｍｍ^２当たりの粗面の面積が０．１５ｍｍ^２以上である（６）に記載の金属樹脂複合成形体。

（８）上記粗面化領域において、粗面化領域１ｍｍ^２当たりの粗面の面積が０．２ｍｍ^２以上である（４）又は（５）に記載の金属樹脂複合成形体。

（９）上記粗面化領域内の粗面において、形成された凹凸の深さが１００μｍ以下である（４）〜（８）のいずれかに記載の金属樹脂複合成形体。

（１０） 上記粗面化領域における上記遮断側の縁部から上記開放側の縁部までの距離が１．５ｍｍ以下である（４）から（９）のいずれかに記載の金属樹脂複合成形体。

本発明のインサート金属部材であれば、樹脂部品と一体化したときに、樹脂部品との界面における気密性が非常に高まる。

図１は、本発明に係るインサート金属部材の一実施形態を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）はＡＡ断面を示す断面図である。なお、図中の寸法の単位はｍｍである（以下、同じ）。 図２は、粗面化領域３における粗面のパターンを示す平面図である。 図３は、金属表面へのレーザーの照射方法の具体例を示す図である。 図４は、本発明に係るインサート金属部材の他の実施形態を模式的に示す斜視図である。 図５は、本発明に係る金属樹脂複合成形体の一実施形態を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）はＢＢ断面を示す断面図である。 図６は、気密試験機７を用いた気密性評価の方法を示す縦断面図である。

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。

＜インサート金属部材＞
本発明のインサート金属部材は、その表面に、複数の粗面を有する粗面化領域を備える。

先ず、粗面を形成する前のインサート金属部材について説明する。インサート金属部材を構成する金属材料としては、アルミニウム、マグネシウム、ステンレス鋼、銅等を例示することができる。また、インサート金属部材は、金属合金から構成されてもよい。また、金属材料の表面には、陽極酸化処理等の表面処理や塗装がされていてもよい。

本発明では、用途等に応じて所望の形状に成形したインサート金属部材を使用する。例えば、所望の形状の型に溶融した金属等を流し込むことで、所望の形状のインサート金属部材を得ることができる。また、インサート金属部材を所望の形状に成形するために、工作機械等による切削加工等を用いてもよい。

本発明に係るインサート金属部材の一実施形態について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るインサート金属部材の一実施形態を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）はＡＡ断面を示す断面図である。

図１に示す通り、本実施形態のインサート金属部材１は、直径５０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状であり、中心部には、同心円状に直径２０ｍｍの孔２を有する。インサート金属部材１は、孔２の周囲の平面上に処理幅ｄ（即ち、後述する遮断側の縁部から開放側の縁部までの距離）の粗面化領域３を備える。粗面化領域３は、複数の粗面を有する。処理幅ｄは、設計上の観点等から、小さいほどよく、本発明では、インサート金属部材と樹脂部材との界面における気密性が向上していることから、例えば、２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以下に設定することができる。インサート金属部材１において、インサート金属部材１と、インサート金属部材１上にインサート成形される樹脂部材との接合予定面は、インサート金属部材１の平面上で孔２の円周と接合予定面の外周４とに囲まれる領域、及び、孔２の周面からなる。接合予定面の外周４は、インサート金属部材１と同心円状になっており、直径は３０ｍｍである。図１に示す通り、粗面化領域３は、接合予定面の一部に形成されている。

粗面化領域３の内周縁及び外周縁の一方が気体又は液体が接する遮断側の縁部となり、他方が気体又は液体が接しない開放側の縁部となる。粗面化領域３の内周縁及び外周縁のいずれが遮断側の縁部又は開放側の縁部となるかは、インサート金属部材１から得られる金属樹脂複合成形体の使用の仕方による。この点について、後述の図５に示す金属樹脂複合成形体５を例にして、具体的に説明する。金属樹脂複合成形体５が気体又は液体を外側から内側に入れないために使用されている場合には、粗面化領域３の外周縁が遮断側の縁部となり、粗面化領域３の内周縁が開放側の縁部となる。この場合、遮断すべき気体又は液体の漏れの方向は、外側から内側に向かって入ってくる方向である。一方、金属樹脂複合成形体５が気体又は液体を内側から外側へ出さないために使用されている場合には、粗面化領域３の内周縁が遮断側の縁部となり、粗面化領域３の外周縁が開放側の縁部となる。この場合、遮断すべき気体又は液体の漏れの方向は、内側から外側に向かって出ていく方向である。

粗面化領域３における粗面のパターンは、粗面化領域３の内周縁と外周縁との間に連続貫通する粗面を有しないものであれば、特に限定されない。図２は、粗面化領域３における粗面のパターンを示す平面図である。図２において、インサート金属部材１の平面上で孔２の円周と接合予定面の外周４とに囲まれる領域内に存在する曲線が粗面を表す。例えば、図２（ａ）に示す通り、円形に配置された複数の粗面からなるパターンが挙げられる。ここで、複数の粗面は、同心円状に配置されていてもよいし、一部又は全部が異なる中心を有していてもよい。また、粗面同士が交差してもよい。更に、粗面は、円形でなくてもよく、例えば、楕円形であってもよいし、波状の曲線からなるものであってもよい。加えて、粗面は滑らかな曲線から形成されていなくてもよく、例えば、多角形状に形成されていてもよい。図２（ｂ）に示す通り、図２（ａ）の円形に配置された粗面の一部が途切れていてもよい。図２（ｃ）に示す通り、粗面がらせん状になっていてもよい。なお、粗面のパターンが分かりやすく図示されるように、図２において、粗面化領域３の処理幅ｄは、図１におけるものよりも大きく設定されている。

図２（ａ）〜（ｃ）のいずれにおいても、粗面化領域３の内周縁と外周縁との間に連続貫通する粗面は存在しないので、これらのインサート金属部材を樹脂部材と一体化した場合に、粗面を介した気体又は液体の漏れが生じにくくなるため、インサート金属部材と樹脂部材との界面における気密性を効果的に向上させることができる。

本発明において、金属表面に粗面を形成する方法は、特に限定されず、一般的な粗面化手法を用いることができるが、例えば、レーザー処理や化学エッチングが挙げられる。所望の範囲に容易に粗面を形成することができ、作業も簡便で効率的であることから、粗面はレーザー照射により形成されたものであることが好ましい。レーザー処理の場合、具体的には、レーザーを照射して、金属表面を溝堀加工及び溶融させ再凝固させる条件にて粗面加工する。化学エッチングの場合、マスキング等により所望の範囲を粗面化することで、粗面のパターンを形成する。

粗面化領域における複数の粗面は、平行に並んでいてもよいし、平行に並んでいなくてもよい。粗面が並ぶ方向における粗面の中心間距離が、隣り合う粗面の間隔であり、本明細書においては、隣り合う粗面の間隔を「ハッチング幅」という場合がある。本発明では、ハッチング幅が２５０μｍ以下になるように調整することが好ましい。ハッチング幅が２５０μｍ以下であると、金属部品と樹脂部品との密着性が向上しやすい。より好ましいハッチング幅の範囲は５０μｍ以上２５０μｍ以下である。ハッチング幅が一定にならない場合（例えば、複数の粗面が平行に並んでいない場合等）は、ハッチング幅の少なくとも一部が上記範囲であることが好ましい。一部であってもハッチング幅が上記範囲にあれば、ハッチング幅が２５０μｍ以下の部分における、インサート金属部材と樹脂部材との密着性が向上し、全体としてのインサート金属部材と樹脂部材との密着性が向上するからである。ただし、上記密着性を非常に優れたものとするためには、上記ハッチング幅の最大値が２５０μｍ以下になるように調整することが好ましい。

また、粗面化領域１ｍｍ^２当たりの粗面の面積が、０．２ｍｍ^２以上であることが好ましく、０．３ｍｍ^２以上であることがより好ましい。粗面化領域１ｍｍ^２当たりの粗面の面積が０．２ｍｍ^２以上である場合には、金属部材とインサート成形される樹脂部材との間の物理的接着（投錨）効果が得られやすくなるため、気密性が向上しやすい。特に、後述の通り、インサート金属部材１が化学的に処理されている場合、粗面化領域１ｍｍ^２当たりの粗面の面積は、０．１５ｍｍ^２以上であることが好ましい。また、レーザー照射によって粗面を形成する場合は、照射により形成されたレーザー溝の全長とレーザー光のスポット径との積を粗面の面積とする。

粗面の数は、複数である限り、特に限定されない。粗面の数が３以上の場合、いずれかの隣り合う粗面のハッチング幅の少なくとも一部が、２５０μｍ以下であることが好ましい。
また、複数の粗面同士が交差してもよい。

上記の粗面を形成する際には、粗面を形成する凹凸の深さが１００μｍ以下になるように調整することが好ましく、５〜１００μｍになるように調整することがより好ましい。凹凸の深さが１００μｍ以下である場合は、粗面を形成するための処理時間が長くなりすぎないので製造上の観点から好ましい。凹凸の深さを１００μｍ以下に調整する方法としては、一度レーザー光を照射した位置に、二重、三重と重ねてレーザー光を照射したり（走査回数の調整）、レーザー光のスポット径を調整したり、レーザー光の出力を調整したり、レーザー光の周波数を調整したり、レーザー光の走査速度を調整したりする方法や、同じ位置で複数回の化学エッチングを施したり、エッチング液の組成やエッチング時間を調整したりする方法が挙げられる。具体的な条件については、インサート金属部材を構成する金属材料の種類等によって異なるため、金属材料の種類等に応じて適宜好ましい条件を採用する。

凹凸の深さとしては、レーザー顕微鏡を用いて測定された値を採用する。なお、粗面同士が交差する場合には交差する部分では、交差しない部分と比較して、より深い凹凸が形成される。このように交差する部分がある場合には、交差しない部分について、上記の方法で凹凸の深さを測定する。

以下、金属表面に粗面を形成する具体的方法について、パルス波のレーザー光を照射する場合を例に説明する。図３（ａ）に記載するようにレーザーの光は金属表面に照射される。レーザーが照射された部分に粗面が形成される。なお、図３中の白抜き矢印は、レーザーの走査方向を表す。

また、図３（ａ）には、粗面が並ぶように形成するためのレーザーの照射方法を示す。図３（ａ）に記載の照射方法の場合、二つの粗面が略平行に並ぶ。図３（ａ）において、粗面が並ぶ方向におけるパルスの中心間距離がハッチング幅である。図３（ａ）に示す場合においては、ハッチング幅が一定であり、ハッチング幅が２５０μｍ以下になるように調整することが好ましい。より好ましいハッチング幅の範囲は５０μｍ以上２５０μｍ以下である。また、粗面化領域１ｍｍ^２当たりの、レーザー照射により形成された粗面の面積が、０．２ｍｍ^２以上であることが好ましく、０．３ｍｍ^２以上であることがより好ましい。

なお、図３（ｂ）に示すように、略平行にレーザーを照射しなくてもよい。図３（ｂ）に示すような場合には、ハッチング幅が一定にならないが、ハッチング幅の少なくとも一部が２５０μｍ以下であることが好ましい。一部であってもハッチング幅が上記範囲にあれば、ハッチング幅が２５０μｍ以下の部分における、インサート金属部材と樹脂部材との密着性が向上し、全体としてのインサート金属部材と樹脂部材との密着性が向上するからである。ただし、上記密着性を非常に優れたものとするためには、上記ハッチング幅の最大値が２５０μｍ以下になるように調整することが好ましい。

また、図３（ｃ）に示すように、レーザー光が直線状に照射されなくてもよい。この場合にも、図３（ｂ）の場合と同様に、ハッチング幅が一定にならず、ハッチング幅の少なくとも一部が２５０μｍ以下になれば好ましい点、ハッチング幅の最大値が２５０μｍ以下であれば好ましい点は、図３（ｂ）の場合と同様である。

また、図３（ｄ）は、複数の粗面同士が交差する場合を示す。

レーザー光のスポット径（図３に示すような、レーザー光の照射範囲が円の場合の、照射範囲を表す円の直径）は、２００μｍ以下が好ましく、３０〜１３０μｍがより好ましい。

インサート金属部材１は、化学的に処理されていてもよい。化学的に処理をすることで、インサート金属部材１とインサート成形される樹脂部材との間に、共有結合、水素結合、又は分子間力等の化学的接着効果が付与されるため、インサート金属部材１と樹脂部材との界面における気密性が向上しやすくなる。加えて、化学的処理を行なわない場合と比較して、少ない粗面の加工面積であっても同等の気密性が保持される。化学的な処理としては、例えば、コロナ放電等の乾式処理、トリアジン処理（特開２０００−２１８９３５号公報参照）、ケミカルエッチング（特開２００１−２２５３５２号公報）等が挙げられる。また、インサート金属部材１を構成する金属材料がアルミニウムである場合には、温水処理（特開平８−１４２１１０号公報）も挙げられる。温水処理としては、１００℃の水への３〜５分間の浸漬が挙げられる。複数の化学的な処理を組み合わせて施してもよい。

上記の通り、図１では、円板状のインサート金属部材を示したが、本発明に係るインサート金属部材の形状は円板状に限定されない。本発明に係るインサート金属部材の他の実施形態としては、例えば、図４に示すものが挙げられる。図４は、本発明に係るインサート金属部材の他の実施形態を模式的に示す斜視図である。図４において、角柱又は円柱の側面に描かれた線が粗面を表す。図４（ａ）は、角柱状のインサート金属部材を示す。粗面は、４個の側面全てに形成されていてもよいし、一部の側面にのみ形成されていてもよい。ある側面とそれに隣接する側面との間で、粗面が連続していてもよいし、図４（ａ）に示すように、不連続であってもよい。図４（ｂ）は、円柱状のインサート金属部材を示す。図４（ｂ）において、粗面は、図２（ｂ）と同様に、一部が途切れている。図４（ｃ）は、別の円柱状のインサート金属部材を示す。図４（ｃ）において、粗面は、図２（ｃ）と同様に、らせん状になっている。図４（ａ）に示すインサート金属部材は、例えば、角端子として用いることができる。また、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すインサート金属部材は、例えば、丸端子として用いることができる。

図４（ａ）〜（ｃ）において、粗面化領域の縁部は、角柱又は円柱の長手方向に距離を置いて、２箇所存在する。遮断すべき気体又は液体が角柱又は円柱の長手方向の一端側に接する場合（即ち、遮断すべき気体又は液体の漏れの方向が角柱又は円柱の長手方向である場合）、粗面化領域の縁部のうち、一方が遮断側の縁部となり、他方が開放側の縁部となるが、これら２箇所の縁部の間に連続貫通する粗面は存在しないので、これらのインサート金属部材を樹脂部材と一体化した場合に、粗面を介した気体又は液体の漏れが生じにくくなるため、インサート金属部材と樹脂部材との界面における気密性を効果的に向上させることができる。

＜金属樹脂複合成形体＞
本発明の金属樹脂複合成形体は、上記の通り、気体又は液体の遮断機能を有し、インサート金属部材と、前記インサート金属部材上にインサート成形された樹脂部材とを備える。インサート金属部材の表面に形成される凹凸が、気体又は液体の経路とならないように形成されているため、本発明の金属樹脂複合成形体は、インサート金属部材と樹脂部材との界面における気密性が高い。

先ず、樹脂部材について簡単に説明する。樹脂部材を構成する材料としては、特に限定されず、従来公知の熱可塑性樹脂を含む熱可塑性組成物を使用することができる。なお、熱可塑性樹脂組成物には、熱可塑性樹脂以外に微量の不純物しか含まない等、実質的に熱可塑性樹脂から構成される場合も含む。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル／スチレン樹脂（ＡＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）を、熱可塑性樹脂（汎用エンジニアリング樹脂）としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）を、熱可塑性樹脂（スーパーエンジニアリング樹脂）としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレートを、エラストマーとしては、例えば、熱可塑性エラストマーやゴム、例えば、スチレン・ブタジエン系、ポリオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、１，２−ポリブタジエン、ポリ塩化ビニル系、アイオノマーを挙げることができる。更には、熱可塑性樹脂にガラスファイバーを添加したものや、ポリマーアロイ等も挙げることができる。
また、本発明の効果を大きく害さない範囲において、所望の物性付与のために、前述したガラスファイバーに代表される従来公知の各種無機・有機充填剤、難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、着色剤、カーボンブラック、離型剤、可塑剤等の添加剤を含有したものであってもよい。

熱可塑性樹脂組成物の中でも、より良い密着性を得るために、熱可塑性樹脂の融点＋２０℃以上熱可塑性樹脂の融点＋５０℃以下の温度、特に熱可塑性樹脂の融点＋２０℃以上熱可塑性樹脂の融点＋３０℃以下の温度で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以下の熱可塑性樹脂組成物を用いることが好ましい。上記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂の他に、従来公知の充填剤及び／又は添加剤を含んでいてもよい。

上記の点で、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶性樹脂（ＬＣＰ）等は、好ましい熱可塑性樹脂であり、特に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、及び液晶性樹脂（ＬＣＰ）が好ましく用いられる。

本発明に係る金属樹脂複合成形体の一実施形態について、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明に係る金属樹脂複合成形体の一実施形態を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）はＢＢ断面を示す断面図である。

図５に示す通り、本実施形態の金属樹脂複合成形体５は、インサート金属部材１と、インサート金属部材１上にインサート成形された樹脂部材６とを備える。インサート金属部材１は、前記の通りである。樹脂部材６は、直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状である上部と、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状である下部とからなり、上記下部は、インサート金属部材１中の孔２を充填している。金属樹脂複合成形体５において、インサート金属部材１と、樹脂部材６との接合面は、インサート金属部材１の平面上で孔２の円周と樹脂部材６の外周とに囲まれる領域、及び、孔２の周面からなる。インサート金属部材１の平面上における樹脂部材６の外周は、図１における接合予定面の外周４に相当する。図５に示す通り、粗面化領域３は、接合面の一部に形成されている。

金属樹脂複合成形体５において、インサート金属部材１と樹脂部材６との接合面の一部には、粗面化領域３が形成されているので、図２を用いて上述した通り、粗面を介した気体又は液体の漏れが生じにくくなるため、インサート金属部材１と樹脂部材６との界面における気密性を効果的に向上させることができる。

上記の通り、インサート金属部材と樹脂部材との界面における気密性に優れるため、本発明の金属樹脂複合成形体は、高い気密性が要求される用途に好適に使用することができる。例えば、本発明の金属樹脂複合成形体は、湿度や水分により悪影響を受けやすい電気・電子部品等を内部に備える金属樹脂複合成形体として好適である。特に、高レベルで防水が求められる分野、例えば、川、プール、スキー場、お風呂等での使用が想定される、水分や湿気の侵入が故障に繋がる電気又は電子機器用の部品として用いることが好適である。本発明の金属樹脂複合成形体は、例えば、傾斜センサー、燃料センサー等のセンサーとして有用である。傾斜センサーとしては、姿勢制御等の車載用途に用いられるものや、ゲームコントローラに用いられるものが例示される。燃料センサーとしては、燃料量計測等の車載用途に用いられるものが例示される。また、本発明の金属樹脂複合成形体は、例えば、内部に樹脂製のボスや保持部材等を備えた、電気・電子機器用筐体としても有用である。ここで、電気・電子機器用筐体としては、携帯電話の他に、カメラ、ビデオ一体型カメラ、デジタルカメラ等の携帯用映像電子機器の筐体、ノート型パソコン、ポケットコンピュータ、電卓、電子手帳、ＰＤＣ、ＰＨＳ、携帯電話等の携帯用情報あるいは通信端末の筐体、ＭＤ、カセットヘッドホンステレオ、ラジオ等の携帯用音響電子機器の筐体、液晶ＴＶ・モニター、電話、ファクシミリ、ハンドスキャナー等の家庭用電化機器の筐体等を挙げることができる。

＜金属樹脂複合成形体の製造方法＞
金属樹脂複合成形体の製造方法の具体的な工程は特に限定されず、溶融した熱可塑性樹脂組成物を粗面の凹凸に入り込ませることで、樹脂部材とインサート金属部材とを一体化させるものであればよい。

例えば、粗面が形成されたインサート金属部材を、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て、樹脂部材とインサート金属部材とが一体化した金属樹脂複合成形体を製造する方法が挙げられる。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等に応じて、適宜、好ましい条件を設定することができる。また、トランスファ成形、圧縮成形等を用いる方法も樹脂部材とインサート金属部材とが一体化した金属樹脂複合成形体を形成する有効な方法である。

他の例としては、予め射出成形法等の一般的な成形方法で樹脂部材を製造し、粗面が形成されたインサート金属部材と上記樹脂部材とを、所望の接合位置で当接させ、当接面に熱を与えることで、樹脂部材の当接面付近を溶融させて、樹脂部材とインサート金属部材とが一体化した金属樹脂複合成形体を製造する方法が挙げられる。

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。

＜金属樹脂複合成形体の製造方法＞
実施例及び比較例では、図５に示す金属樹脂複合成形体を使用した。

インサート金属部材１として、アルミニウム（Ａ５０５２、厚さ１ｍｍ）から構成され、下記の通りにして粗面を形成した板状物を用いた。これら板状のインサート金属部材は、図５（ａ）に示す通り、粗面化領域３を有する。

樹脂部材６を構成する熱可塑性樹脂組成物として、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、熱可塑性樹脂の融点が２８０℃であり、熱可塑性樹脂の融点＋３０℃の温度で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が１６０Ｐａ・ｓの樹脂組成物、ポリプラスチックス（株）社製、「フォートロン（登録商標）１１３５ＭＦ１」）又は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、熱可塑性樹脂の融点が２１０℃であり、熱可塑性樹脂の融点＋５０℃の温度で測定した、せん断速度１０００／秒での溶融粘度が１４０Ｐａ・ｓ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）３０３ＲＡ」）を用いた。
なお、融点及び溶融粘度の測定方法は以下の通りである。また、表１及び表２では、ポリフェニレンサルファイド系樹脂組成物を「ＰＰＳ」、ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物を「ＰＢＴ」と表記する。

［融点］
示差走査熱量分析装置（パーキンエルマー社製ＤＳＣ）にて、室温から２０℃／分の昇温条件で熱可塑性樹脂の融点を測定した。ポリフェニレンサルファイド系樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の融点は２８０℃であった。また、ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の融点は２１０℃であった。

［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、かつ、せん断速度１０００／秒での溶融粘度を測定した。なお、バレル温度は、ポリフェニレンサルファイド系樹脂組成物を用いた場合、３１０℃（熱可塑性樹脂の融点＋３０℃に該当）であり、ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物を用いた場合、２６０℃（熱可塑性樹脂の融点＋５０℃に該当）であった。

＜粗面の形成＞
レーザーマーカＭＤ−Ｖ９９００（キーエンス社製、レーザータイプ：ＹＶ０_４レーザー、発信波長：１０６４ｎｍ、最大定格出力：１３Ｗ（平均））を用い、出力９０％、ハッチング幅１００μｍ又は２００μｍ、周波数４０ｋＨｚ、走査速度１０００ｍｍ／ｓ、走査回数１００回（凹凸の深さ３０μｍの場合）又は３００回（凹凸の深さ７０μｍの場合）、処理幅（図５中のｄ）１ｍｍ、１．５ｍｍ、又は２ｍｍという条件で、粗面形成前の金属表面のうち、粗面化領域３に該当する部分に、粗面を形成した。実施例１〜１０では、図２（ａ）に示すような同心円パターンとなるように、粗面を形成した。一方、比較例１、３、及び４では、所定方向に略平行に並ぶ複数の粗面と、上記所定方向に対して９０°回転した方向に略平行に並ぶ複数の粗面とを交差させて、クロスハッチングパターンとなるように、粗面を形成した。更に、比較例２では、所定方向に略平行に並ぶ複数の粗面を形成させて、シングルハッチングパターンとなるように、粗面を形成した。なお、レーザー光のスポット径は、５０μｍに調整した。また、実施例１〜２及び９並びに比較例１〜４では、粗面化領域１ｍｍ^２当たりの、レーザー照射により形成されたレーザー溝の全長とレーザー光のスポット径との積で定義した粗面の面積が、０．５ｍｍ^２となるようにハッチング幅を調整した。更に、実施例３〜６及び１０では、粗面化領域１ｍｍ^２当たりの、レーザー照射により形成されたレーザー溝の全長とレーザー光のスポット径との積で定義した粗面の面積が、０．２５ｍｍ^２となるようにハッチング幅を調整した。加えて、実施例７及び８では、粗面化領域１ｍｍ^２当たりの、レーザー照射により形成されたレーザー溝の全長とレーザー光のスポット径との積で定義した粗面の面積が、それぞれ０．１３ｍｍ^２及び０．１７ｍｍ^２となるようにハッチング幅を調整した。

実施例３、５、７、８、及び１０では、粗面を形成したインサート金属部材１を１００℃の水に３〜５分間浸漬することで、化学的に処理した。

また、粗面を形成する凹凸の深さを、レーザー顕微鏡（株式会社キーエンス社製、「ＶＫ−９５１０」）を用いて測定した。なお、比較例では、粗面が交差していない部分において、凹凸の深さＹを測定した。測定結果を表１及び表２に示す。

インサート金属部材１をそれぞれ金型に配置し、一体化工程を行った。成形条件は以下の通りである。金属樹脂複合成形体５の形状は図５に示す通りである。
［成形条件］
（ポリフェニレンサルファイド系樹脂組成物を用いた場合）
成形機：ソディックＴＲ−４０ＶＲ（縦型射出成形機）
シリンダー温度：３１０℃−３２０℃−３１０℃−２９０℃
金型温度：１５０℃
射出速度：１００ｍｍ／ｓ
保圧力：４９ＭＰａ×５秒
（ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物を用いた場合）
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℃−２６０℃−２４０℃−２２０℃
金型温度：１４０℃
射出速度：１００ｍｍ／ｓ
保圧力：４９ＭＰａ×１０秒

＜気密性の評価＞
上記の方法で作製した金属樹脂複合成形体５について、以下の気密性評価を行った。
図６は、気密試験機７を用いた気密性評価の方法を示す縦断面図である。気密試験機７は、気密試験機本体８と気密試験機蓋９とを備える。Ｏリング１０を介して金属樹脂複合成形体５を気密試験機本体８に取り付け、金属樹脂複合成形体５の下部を封止した。その後、気密試験機蓋９を金属樹脂複合成形体５のインサート金属部材１上に載せて、クランプした。金属樹脂複合成形体５の上に蒸留水１１を注ぎ、金属樹脂複合成形体５を蒸留水１１中に完全に浸した。ライン１２を介して気密試験機本体内部１３に４５０ＭＰａの圧力を６分間加え、インサート金属部材１と樹脂部材６との界面から気泡の漏れがあるか否かを目視で観察した。以下の評価基準で評価した気密性の結果を表１及び表２に示す。
○：上記の試験を３回実施し、１回も気泡の漏れが確認されなかった場合、気密性が良好であると評価した。
×：上記の試験を３回実施し、１回でも気泡の漏れが確認された場合、気密性が不良であると評価した。

表１及び表２に示す通り、粗面のパターンが同心円パターンである場合には、処理幅２ｍｍにおいてだけでなく、処理幅１．５ｍｍにおいても気密性が良好であった。更に、上記の場合には、粗面のパターンがシングルハッチングパターン及びクロスハッチングパターンである場合と比較して、同じ粗面加工面積であっても気密性が向上しており、また、処理時間も短かった。また、インサート金属部材１を化学的に処理した場合には、化学的に処理しなかった場合と比較して、気密性が向上しており（実施例３と実施例４との比較、又は、実施例５と実施例６との比較）、更に、少ない粗面加工面積であっても良好な気密性を示した（実施例１と実施例３との比較、実施例１と実施例８との比較、実施例２と実施例５との比較、又は、実施例９と実施例１０との比較）。加えて、インサート金属部材１を化学的に処理した場合において、粗面化領域１ｍｍ^２当たりのレーザー加工面積が０．１５ｍｍ^２以上であると、気密性がより良好であった（実施例７と実施例８との比較）。

１ インサート金属部材
２ 孔
３ 粗面化領域
４ 接合予定面の外周
５ 金属樹脂複合成形体
６ 樹脂部材
７ 気密試験機
８ 気密試験機本体
９ 気密試験機蓋
１０ Ｏリング
１１ 蒸留水
１２ ライン
１３ 気密試験機本体内部

Claims (10)

1. 気体又は液体の遮断機能を有する金属樹脂複合成形体用のインサート金属部材であって、
   前記インサート金属部材は、その表面に、複数の粗面を有する粗面化領域を備え、
   前記粗面化領域は、少なくとも、前記インサート金属部材と、前記インサート金属部材上にインサート成形される樹脂部材との接合予定面の一部又は全部に形成され、
   前記接合予定面において、前記粗面化領域は、前記気体又は液体が接する遮断側の縁部から、前記気体又は液体が接しない開放側の縁部にかけて連続貫通する粗面を有しないインサート金属部材。
2. 前記複数の粗面は、レーザー照射により形成されたものである請求項１に記載の金属樹脂複合成形体用のインサート金属部材。
3. 化学的に処理されている請求項１又は２に記載の金属樹脂複合成形体用のインサート金属部材。
4. インサート金属部材と、前記インサート金属部材上にインサート成形された樹脂部材とを備え、気体又は液体の遮断機能を有する金属樹脂複合成形体であって、
   前記インサート金属部材は、その表面に、複数の粗面を有する粗面化領域を備え、
   前記粗面化領域は、少なくとも、前記インサート金属部材と、前記樹脂部材との接合面の一部又は全部に形成され、
   前記接合面において、前記粗面化領域は、前記気体又は液体が接する遮断側の縁部から、前記気体又は液体が接しない開放側の縁部にかけて連続貫通する粗面を有しない金属樹脂複合成形体。
5. 前記複数の粗面は、レーザー照射により形成されたものである請求項４に記載の金属樹脂複合成形体。
6. 前記インサート金属部材は、化学的に処理されている請求項４又は５に記載の金属樹脂複合成形体。
7. 前記粗面化領域において、粗面化領域１ｍｍ^２当たりの粗面の面積が０．１５ｍｍ^２以上である請求項６に記載の金属樹脂複合成形体。
8. 前記粗面化領域において、粗面化領域１ｍｍ^２当たりの粗面の面積が０．２ｍｍ^２以上である請求項４又は５に記載の金属樹脂複合成形体。
9. 前記粗面化領域内の粗面において、形成された凹凸の深さが１００μｍ以下である請求項４から８のいずれかに記載の金属樹脂複合成形体。
10. 前記粗面化領域における前記遮断側の縁部から前記開放側の縁部までの距離が１．５ｍｍ以下である請求項４から９のいずれかに記載の金属樹脂複合成形体。

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