JP2015091642A - 溝付き樹脂成形品 - Google Patents
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- B29C66/3032—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect making use of protrusions or cavities belonging to at least one of the parts to be joined
- B29C66/30325—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect making use of protrusions or cavities belonging to at least one of the parts to be joined making use of cavities belonging to at least one of the parts to be joined
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- B29C66/05—Particular design of joint configurations
- B29C66/303—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect
- B29C66/3034—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect making use of additional elements, e.g. meshes
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- B29C66/304—Joining through openings in an intermediate part of the article
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- B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
- B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
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- B29C66/45—Joining of substantially the whole surface of the articles
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- B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/53—Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars
- B29C66/534—Joining single elements to open ends of tubular or hollow articles or to the ends of bars
- B29C66/5346—Joining single elements to open ends of tubular or hollow articles or to the ends of bars said single elements being substantially flat
- B29C66/53461—Joining single elements to open ends of tubular or hollow articles or to the ends of bars said single elements being substantially flat joining substantially flat covers and/or substantially flat bottoms to open ends of container bodies
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- B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/54—Joining several hollow-preforms, e.g. half-shells, to form hollow articles, e.g. for making balls, containers; Joining several hollow-preforms, e.g. half-cylinders, to form tubular articles
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- B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
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- B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
- B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
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- B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
- B29C66/812—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
- B29C66/8126—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps characterised by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
- B29C66/81266—Optical properties, e.g. transparency, reflectivity
- B29C66/81267—Transparent to electromagnetic radiation, e.g. to visible light
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- B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
- B29C66/814—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
- B29C66/8141—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined
- B29C66/81431—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined comprising a single cavity, e.g. a groove
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- B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
- B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
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- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
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- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
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- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
- B29C2035/0838—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using laser
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- B29C2791/004—Shaping under special conditions
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- B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
- B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
- B29C66/026—Chemical pre-treatments
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- B29C66/20—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines
- B29C66/21—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines said joint lines being formed by a single dot or dash or by several dots or dashes, i.e. spot joining or spot welding
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Abstract
【課題】他の成形品と接合したときの強度をよりいっそう高める。【解決手段】本発明の溝付き樹脂成形品10は、無機充填剤11を含有し、樹脂の一部除去による複数の溝12が形成され、これら複数の溝12では無機充填剤11が露出されている。溝12の深さは溝12の短手方向の長さの1/2以上であることが好ましく、無機充填剤11は繊維状であり、その長手方向が溝12の長手方向とは異なり、溝12の短手方向の長さが無機充填剤11の長手方向の長さよりも短いことが好ましい。また、隣り合う溝12の間隔は、溝付き樹脂成形品10を複合成形に用いる場合はある程度大きい方が好ましく、表面の観察に用いる場合はなるべく小さい方が好ましい。溝付き樹脂成形品10は、無機充填剤11を含有する樹脂成形品にレーザの照射、化学処理等を行い、無機充填剤11が露出されている複数の溝を形成することにより得られる。【選択図】図1
Description
本発明は、溝付き樹脂成形品、この溝付き樹脂成形品を用いた複合成形品、及びこれらの製造方法、ならびに上記溝付き樹脂成形品の表面観察方法に関する。
近年、自動車、電気製品、産業機器等をはじめとした分野では、二酸化炭素の排出量削減、製造コストの削減等の要請に応えるため、金属成形品の一部を樹脂成形品に置き換える動きが広がっている。これに伴い、樹脂成形品と金属成形品とを一体化した複合成形品が広く普及している。これに限らず、同種又は異種の材料からなる成形品を一体化した複合成形品も広く普及している。
また、ガラス繊維等の無機充填材を充填した樹脂材料が多く用いられ、この成形における無機充填材の配向が問題となることが多いことから、無機充填剤を観察するための種々の方法が行われている。
一の成形品と他の成形品とを一体化した複合成形品の製造方法として、例えば、次のようなものが提案されている。特許文献1には、一方の樹脂にガラスファイバー等の充填剤を混入して成形し、他方の樹脂を接着する面に薬品、プラズマ、炎等の処理を施して厚さ0.数μm〜数10μmの樹脂を除去した後、前記他方の樹脂を接着する面に前記他方の樹脂を接して充填、成形し、接着させることが提案されている。また、特許文献2には、一方の樹脂成形品の表面に電磁放射線を照射することで該表面にナノ構造を形成し、その後、該表面に他方の樹脂成形品を接して充填、成形し、一体化させることが提案されている。
また、表面を切削、研磨したり薬品等で処理を施し樹脂成形品の表面の樹脂を除去することで、無機充填剤を露出して観察したり、X線CTで樹脂成形品内部の無機充填剤を観察したりすることも行われている。
しかしながら、一の成形品と他の成形品とを接合したときの強度に関し、さらなる改良の余地がある。また、樹脂成形品に含まれる無機充填剤の観察の容易さにおいて、さらなる改良の余地がある。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、他の成形品と接合したときの強度をよりいっそう高めることの可能な樹脂成形品を提供することであり、樹脂成形品表面近くにある無機充填剤を簡便に観察する方法を提供することである。
本発明者らは、上記のような課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、無機充填剤を含有する樹脂成形品の樹脂を一部除去し、無機充填剤が露出されている複数の溝を形成することで、溝付き樹脂成形品と他の成形品とを接合した際に、溝で露出する無機充填剤が溝付き樹脂成形品及び他の成形品の破壊を抑えるアンカーの役割を果たし、結果として複合成形体の強度を著しく高められることを見出した。また、隣り合う溝どうしの間隔をできるだけ小さくすることで、無機充填剤の脱落を防止しつつ成形品表面近くの無機充填剤の配向を容易に観察できることを見出した。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
(1)本発明は、無機充填剤を含有し、該無機充填剤が露出された溝が形成されている溝付き樹脂成形品である。
(2)また、本発明は、前記無機充填剤が前記溝の側面において表面より突出する、(1)に記載の溝付き樹脂成形品である。
(3)また、本発明は、前記溝の深さが前記溝の短手方向の長さの1/2以上である、(1)又は(2)に記載の溝付き樹脂成形品である。
(4)また、本発明は、前記無機充填剤が繊維状無機充填剤を含む、(1)から(3)のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品である。
(5)また、本発明は、前記繊維状無機充填剤がガラス繊維である、(4)に記載の溝付き樹脂成形品である。
(6)また、本発明は、前記溝が複数であり、隣り合う溝の間隔が前記溝の幅の1倍以上2倍以下である、(1)から(5)のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品である。
(7)また、本発明は、前記溝がレーザの照射によって形成される、(1)から(6)のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品である。
(8)また、本発明は、前記溝が断続的に形成されている、(1)から(7)のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品である。
(9)また、本発明は、(1)から(8)のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品の前記溝を有する面上に他の成形品が隣接された複合成形品である。
(10)また、本発明は、前記他の成形品が、前記溝の内部において、前記無機充填剤を囲んで配されている、(9)に記載の複合成形品である。
(11)また、本発明は、無機充填剤を含有する樹脂成形品に樹脂の一部除去を行い、側面から前記無機充填剤が露出された溝を形成する溝形成工程を含む、溝付き樹脂成形品の製造方法である。
(12)また、本発明は、前記溝が複数である、(11)に記載の溝付き樹脂成形品の製造方法である。
(13)また、本発明は、前記樹脂の一部除去がレーザの照射により行われる、(11)又は(12)に記載の溝付き樹脂成形品の製造方法である。
(14)また、本発明は、前記溝形成工程では、前記レーザの照射を複数回繰り返す、(13)に記載の溝付き樹脂成形品の製造方法である。
(15)また、本発明は、前記レーザの照射を複数回繰り返すにあたり、レーザの照射量を前回の照射量より高める工程を含む、(14)に記載の溝付き樹脂成形品の製造方法である。
(16)また、本発明は、前記レーザの照射を、成形品の表面に対して垂直以外の方向から行う、(13)から(15)のいずれかに記載の溝付き成形品の製造方法である。
(17)また、本発明は、前記溝形成工程では、前記溝の幅の1倍以上2倍以下の間隔をおいて溝を形成する、(11)から(16)のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品の製造方法である。
(18)また、本発明は、(11)から(17)のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品の製造方法を使用した後、前記溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を製造する、複合成形品の製造方法である。
(19)また、本発明は、(1)から(8)のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品の前記溝を有する面を観察する、溝付き樹脂成形品の表面観察方法である。
(20)また、本発明は、前記複数の溝が、隣り合う溝の間隔が150μm以下になるように格子状に形成されているか、又は隣り合う溝の間隔が50μm以下になるように一方向の直線状に形成されている、(19)に記載の溝付き樹脂成形品の表面観察方法である。
(21)また、本発明は、(11)から(17)のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品の製造方法を使用した後、前記溝を有する面を観察する、溝付き樹脂成形品の表面観察方法である。
本発明に係る溝付き樹脂成形品を他の成形品との複合成形品として用いる場合、他の成形品と接合した際に、溝で露出する無機充填剤が溝付き樹脂成形品及び他の成形品の破壊を抑えるアンカーの役割を果たし、結果として複合成形体の強度を著しく高めることができる。この場合、アンカー効果を充分に発揮させるという観点から、隣り合う溝の間隔をある程度大きくすることが好ましい。
また、本発明に係る溝付き樹脂成形品を、無機充填剤の露出状態を観察するために用いることもできる。この場合、隣り合う溝の間隔を、無機充填剤が溝から脱落しない範囲でなるべく小さくすることが好ましい。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨を限定するものではない。
<溝付き樹脂成形品10>
図1は本発明の溝付き樹脂成形品10の概略拡大断面模式図である。溝付き樹脂成形品10は無機充填剤11を含有し、この無機充填剤11が露出された溝12が形成されている。
図1は本発明の溝付き樹脂成形品10の概略拡大断面模式図である。溝付き樹脂成形品10は無機充填剤11を含有し、この無機充填剤11が露出された溝12が形成されている。
[樹脂]
樹脂の種類は、レーザ照射又は化学処理等の樹脂除去手段により溝を形成できるものであれば特に限定されない。レーザ照射により溝を形成できるものとして、例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアセタール(POM)等を挙げることができる。
樹脂の種類は、レーザ照射又は化学処理等の樹脂除去手段により溝を形成できるものであれば特に限定されない。レーザ照射により溝を形成できるものとして、例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアセタール(POM)等を挙げることができる。
化学処理としては、酸又はアルカリによる分解処理や、溶剤による溶解処理等が挙げられる。非結晶性熱可塑性樹脂の場合は、様々な溶剤に溶解しやすいが、結晶性樹脂の場合は、両溶媒を選択して使用する。酸又はアルカリを加えることによって溝を形成できるものとして、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアセタール(POM)等を挙げることができる。化学処理においては、溝形成部に限定した化学処理を行い、化学処理の生成物を除去することが重要となる。
樹脂は、熱可塑性であってもよいし、熱硬化性であってもよい。
[無機充填剤11]
無機充填剤11は、樹脂成形品の樹脂の一部を除去することにより溝を形成する際に、溝に露出するものであれば特に限定されない。
無機充填剤11は、樹脂成形品の樹脂の一部を除去することにより溝を形成する際に、溝に露出するものであれば特に限定されない。
無機充填剤11として、ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカー繊維、ガラスフレーク、マイカ、タルク等を挙げることができる。中でも、レーザの照射によって溝を形成する際に、レーザを透過しやすく、繊維によるレーザ遮蔽が起こりにくいことに加え、安価であることから、無機充填剤11は、ガラス繊維であることが好ましい。無機充填剤11が複合成形品(図2の1)から脱落することを防止し、無機充填剤11が溝付き樹脂成形品10及び他の成形品(図2の20)の分離を抑えるアンカーの役割を果たすようにするため、無機充填剤は、溝12の側面12aより突出されていることが望ましく、無機充填剤11の長さは、長手方向の長さが溝12の短手方向の長さよりも長いことが好ましい。言い換えると、溝12の短手方向の長さは、無機充填剤11の長手方向の長さよりも短いことが好ましい。形状が繊維状であれば、平均繊維長が溝12の短手方向の長さよりも長いことが好ましく、形状が不定形、板状、粒子状であれば、長径、好ましくは平均粒子径が溝12の短手方向の長さよりも長いことが好ましい。
本発明では、溝12で露出する無機充填剤11が溝付き樹脂成形品10及び他の成形品20の破壊を抑えるアンカーの役割を効果的に果たすにあたって、例えばレーザの照射部位と非照射部位とによって樹脂の一部が除去されることにより形成される凹凸の山13どうしを好適に架けることができる点で、無機充填剤11の形状は繊維状であることが好ましい。
無機充填剤11の含有量は特に限定されるものでないが、樹脂100重量部に対して5重量部以上80重量部以下であることが好ましい。5重量部未満であると、無機充填剤11が溝12で露出したとしても、この無機充填剤11が溝付き樹脂成形品10及び他の成形品20の破壊を抑えるアンカーの役割を十分に果たせない可能性がある。80重量部を超えると、溝付き樹脂成形品10が十分な強度を有するものとはならない可能性がある。
[無機充填剤11を含有する樹脂材料の好適な市販品]
無機充填剤11を含有する樹脂材料の市販品として、ガラス繊維入りPPS(製品名:ジュラファイドPPS 1140A7,ポリプラスチックス社製)、ガラス繊維・無機フィラー入りPPS(製品名:ジュラファイドPPS 6165A7,ポリプラスチックス社製)、ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i、ポリプラスチックス社製)等を挙げることができる。
無機充填剤11を含有する樹脂材料の市販品として、ガラス繊維入りPPS(製品名:ジュラファイドPPS 1140A7,ポリプラスチックス社製)、ガラス繊維・無機フィラー入りPPS(製品名:ジュラファイドPPS 6165A7,ポリプラスチックス社製)、ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i、ポリプラスチックス社製)等を挙げることができる。
[溝12]
樹脂成形品10の表面には複数の溝12が形成されている。これら複数の溝12では無機充填剤11が露出されている。樹脂の一部除去により溝12を形成することにより、溝12の側面12aから無機充填剤11を突出した状態で露出させることができる。複数の溝12は、各々の溝が個別に形成されたものであってもよいし、一筆書きの要領で複数の凹凸からなる溝が一度に形成されたものであってもよい。
樹脂成形品10の表面には複数の溝12が形成されている。これら複数の溝12では無機充填剤11が露出されている。樹脂の一部除去により溝12を形成することにより、溝12の側面12aから無機充填剤11を突出した状態で露出させることができる。複数の溝12は、各々の溝が個別に形成されたものであってもよいし、一筆書きの要領で複数の凹凸からなる溝が一度に形成されたものであってもよい。
ところで、本発明は、溝付き樹脂成形品10の溝12を有する面を接触面として他の成形品(図2の20)と一体化して複合成形品(図2の1)を製造するところ、この複合成形品1において無機充填剤11は露出されていない。本明細書では、複合成形品1において無機充填剤11が露出していない場合であっても、複合成形品1から他の成形品20を取り除いた態様において溝12から無機充填剤11が露出していれば、「複数の溝12において無機充填剤11が露出されている」ものとする。
溝12の長手方向は、無機充填剤11の長手方向とは異なることが好ましい。溝12の長手方向と無機充填剤11の長手方向とが同じであると、例えばレーザの照射部位と非照射部位とによって樹脂の一部が除去されることにより形成される凹凸の山13どうしの間に無機充填剤11を好適に架けることができない可能性があり、その結果、無機充填剤11が溝付き樹脂成形品10から脱落しやすく、無機充填剤11が溝付き樹脂成形品10及び他の成形品20の破壊を抑えるアンカーの役割を十分に果たすことができない、無機充填剤の観察を正確に行えない、という可能性がある。
樹脂成形品10の表面に形成される溝12は、複数の溝12を設けることにより、アンカーの効果がより高まる。複数の溝12は、1本の溝で隣り合う形で折り返し形成しても良いし、複数の溝で形成しても良い。
複数の溝12は両端が繋がった溝12を等高線のように並べて設けても良いし、交差しない縞状に形成されても、溝12が交差する格子状に形成されてもよい。溝12を格子状に形成する場合は、溝12の長手方向が無機充填剤の長手方向とは異なる斜格子状に形成することが好ましい。また、溝12を格子状に形成する場合は、図9の実施例3−3のようなひし形状であっても良い。
溝12の長さは特に限定されるものでなく、溝12が短い場合、開口部の形状は四角形であってもよいし、丸形や楕円形であってもよい。アンカー効果を得るためには、溝12は長い方が好ましい。
ところで、本発明の溝付き樹脂成形品10の用途として、他の成形品とともに複合成形品にする用途と、無機充填剤の露出状態を観察する用途とが考えられる。複合成形品にする場合、アンカーの効果を十分に果たすようにするため、隣り合う溝12の間隔Wは、溝の幅の0.75倍以上4倍以下、すなわち溝の幅が200μmであれば150μm以上800μm以下、であることが好ましく、溝の幅の1倍以上2倍以下、すなわち溝の幅が200μmであれば200μm以上400μm以下、であることがより好ましい。間隔が溝の幅の0.75倍、すなわち溝の幅が200μmであれば150μm未満であると、無機充填剤11が溝付き樹脂成形品10の破壊を抑えるアンカーの役割を十分に果たすことができず、溝12で他の成形品20と接合して複合成形品1を形成した際に、複合成形品1に外力が加わると溝付き樹脂成形品10が低い外力で破壊する可能性がある。間隔が溝の幅の4倍、すなわち溝の幅が200μmであれば800μmを超えると、無機充填剤11が他の成形品20の破壊を抑えるアンカーの効果が十分とは言えず、溝12で他の成形品20と接合して複合成形品1を形成した際に、複合成形品1に外力が加わると他の成形品20が低い外力で破壊する可能性がある。
一方で、無機充填剤の露出状態を観察する場合、成形品表面に残る樹脂分が少なくなり、無機充填剤を観察しやすいことから、隣り合う溝12の間隔Wは、無機充填剤が脱落しない範囲で短い方が好ましい。具体的には、隣り合う溝12の間隔Wは、溝の形状が斜格子状であれば150μm以下であることが好ましく、一方向の直線状であれば50μm以下であることがより好ましい。
また、溝12の深さDは、無機充填剤11を観察できる程度であれば足りるが、複合成形品においては、溝の短手方向の長さの1/2以上であることが好ましい。深さが溝12の短手方向の長さの1/2未満であると、溝12で他の成形品20と接合して複合成形品1を形成する際に、溝12に露出する無機充填剤11と他の成形品20との間に十分なアンカー効果を生じないことから、溝付き樹脂成形品10と他の成形品20とを強固に密接できない可能性がある。
また、隣り合う溝12の間隔は、強固な接合強度が求められる複合成形品においては、溝12の幅の1倍以上2倍以下であることが好ましい。溝12の幅が狭すぎると、無機充填剤11が他の成形品20の破壊を抑えるアンカーの役割を十分に果たすことができず、溝12で他の成形品20と接合して複合成形品1を形成した際に、複合成形品1に外力が加わると他の成形品20が破壊する可能性がある。隣り合う溝12の間隔が狭すぎると、無機充填剤11が溝付き樹脂成形品10の破壊を抑えるアンカーの役割を十分に果たすことができず、溝12で他の成形品20と接合して複合成形品1を形成した際に、複合成形品1に外力が加わると溝付き樹脂成形品10が破壊する可能性がある。このような溝間隔は、強固な接合強度が求められる部位に部分的に設けても効果的である。
<溝付き樹脂成形品10の製造方法>
溝付き樹脂成形品10は、無機充填剤11を含有する樹脂成形品にレーザの照射や化学処理等を行い、樹脂を部分的に除去することで、無機充填剤11が露出されている複数の溝を形成することによって得られる。
溝付き樹脂成形品10は、無機充填剤11を含有する樹脂成形品にレーザの照射や化学処理等を行い、樹脂を部分的に除去することで、無機充填剤11が露出されている複数の溝を形成することによって得られる。
レーザの照射は、照射対象材料の種類やレーザ装置の出力等をもとに設定されるが、樹脂に適度のエネルギーを照射して溝を形成しないと、無機充填剤が十分に露出しなかったり、設定どおりの幅や深さの溝を形成することが難しかったりするため、複数回に分けて行うことが好ましい。
ところで、無機充填剤は、レーザのエネルギーを部分的に遮蔽する。そのため、深くまで樹脂を除去するために、レーザの照射を複数回行おうとすると、後になるほど、レーザが既に露出した無機充填剤に当たることよって吸収されるエネルギー分だけ、高いエネルギーを与える必要がある。そのため、レーザの照射を複数回繰り返す場合、レーザの照射量を前回の照射量より高める工程を含むことが好ましい。
無機充填剤の種類は特に限定されるものでないが、レーザの照射による遮蔽効果が少なく樹脂の除去が容易で、溝の両側面の間を好適に架けることが容易であることから、無機充填剤は、ガラス繊維であることが好ましい。
また、レーザ光透過性の低い無機充填剤の背面に位置する樹脂を除去するためには、レーザの照射を、成形品の表面に対して一般的に垂直に行う以外の別方向からも行うことが好ましい。
化学処理においては、樹脂の特性に応じた酸、アルカリ、有機溶剤等を選択して用いる。酸により樹脂が分解するポリアセタール樹脂成形品では、溝を設ける場所を酸で分解除去することにより、溝を形成することができる。有機溶剤に溶けやすい非結晶性樹脂成形品では、予め成形品表面に溝を設ける場所以外をマスキング後、有機溶剤で溶解除去することにより、溝を形成することができる。
<複合成形品1>
図2は本発明の複合成形品1の概略拡大断面の模式図である。複合成形品1において、溝付き樹脂成形品10の溝12を有する面上に他の成形品20が隣接されている。溝12の内部における他の成形品20の態様は特に限定されるものでないが、高いアンカー効果を得るため、他の成形品20は、溝12の内部において、無機充填剤11を囲むように配置されることが好ましい。
図2は本発明の複合成形品1の概略拡大断面の模式図である。複合成形品1において、溝付き樹脂成形品10の溝12を有する面上に他の成形品20が隣接されている。溝12の内部における他の成形品20の態様は特に限定されるものでないが、高いアンカー効果を得るため、他の成形品20は、溝12の内部において、無機充填剤11を囲むように配置されることが好ましい。
[他の成形品20]
他の成形品20は、未硬化状態の場合に、無機充填剤11が露出された溝12に入ることが可能なものであれば特に限定されるものでなく、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂(熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂等)、ゴム、接着剤、金属等のいずれであってもよい。
他の成形品20は、未硬化状態の場合に、無機充填剤11が露出された溝12に入ることが可能なものであれば特に限定されるものでなく、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂(熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂等)、ゴム、接着剤、金属等のいずれであってもよい。
<複合成形品1の製造方法>
複合成形品1は、多重成形に限らず、超音波溶着、レーザ溶着、高周波誘導加熱溶着等、樹脂成形品どうしの加熱溶融によっても得られる。
複合成形品1は、多重成形に限らず、超音波溶着、レーザ溶着、高周波誘導加熱溶着等、樹脂成形品どうしの加熱溶融によっても得られる。
従来、異種材料からなる樹脂成形品どうしを加熱溶着する際、1次成形品の第一溶着予定面と、2次成形品の第二溶着予定面との両方を加熱溶融する必要がある。しかしながら、本明細書に記載の発明では、1次成形品と2次成形品とが異種材料であっても、第二溶着予定面だけを加熱溶融すれば足りる。本明細書に記載の発明によると、予め溝12を形成した第一溶着予定面に対して他の樹脂成形品20を圧接し、加熱溶着すれば足りるので、樹脂のはみ出し量が少なく、寸法精度と接合強度との両方に優れた複合成形品1を得ることができる。
[多重成形]
図3は、多重成形によって複合成形品1を得るときの概略説明図である。まず、図3の(1)に示すように、1次樹脂を1次成形し、溝付き樹脂成形品予備体10’を作製する。続いて、図3の(2)に示すように、予備体10’の表面の少なくとも一部に対し、樹脂の部分的除去を行い、溝12を形成する。これによって、溝付き樹脂成形品10が作製される。
図3は、多重成形によって複合成形品1を得るときの概略説明図である。まず、図3の(1)に示すように、1次樹脂を1次成形し、溝付き樹脂成形品予備体10’を作製する。続いて、図3の(2)に示すように、予備体10’の表面の少なくとも一部に対し、樹脂の部分的除去を行い、溝12を形成する。これによって、溝付き樹脂成形品10が作製される。
続いて、図3の(3)に示すように、溝付き樹脂成形品10を金型(図示せず)に入れ、この金型の内部に、溝12を有する面を接触面として、2次樹脂(他の成形品20を構成する材料の未硬化物)を封入し、この材料を硬化する。上記工程を経ることで、多重成形による硬化性樹脂との複合成形品1が得られる。また、同様に、2次樹脂を加熱溶融した熱可塑性樹脂とすることにより、多重成形による熱可塑性樹脂との複合成形品1が得られる。
このように、多重成形は、2次樹脂を金型内部に封入する際の圧力により、溝に2次樹脂を充填しやすく、溝の内部において、無機充填剤を囲むように配することが容易である。
下記の実施例では、溝付き成形品10が溝11を有し、他の成形品20が溝を有しないものとして説明されているが、これに限るものでなく、例えば、他の成形品20も溝を有し、型の一側面に溝付き成形品10を入れ、他の側面に他の成形品20を入れた後、溝付き成形品10と他の成形品20との間に接着剤組成物を入れ、この接着剤組成物が溝付き成形品10の溝11と他の成形品20の溝とに入り込むようにしてもよい。このようにすることで、接着剤組成物の種類にかかわらず、接着剤組成物が溝付き成形品10と他の成形品20との間の層間接着に好適とはいえない場合であっても、溝付き成形品10と他の成形品20とを強固に接合できる。
[超音波溶着]
図4は、超音波溶着によって複合成形品1を得るときの概略説明図である。まず、図4の(1)に示すように、溝付き樹脂成形品10の溶着予定面である第一溶着予定面101に、他の樹脂成形品20の溶着予定面である第二溶着予定面201とを近づける。
図4は、超音波溶着によって複合成形品1を得るときの概略説明図である。まず、図4の(1)に示すように、溝付き樹脂成形品10の溶着予定面である第一溶着予定面101に、他の樹脂成形品20の溶着予定面である第二溶着予定面201とを近づける。
第一溶着予定面101は、溝12を有する面である。また、第二溶着予定面201は、一般的な超音波溶着同様、凸部201Aを有することが好ましい。
続いて、図4の(2)に示すように、第一溶着予定面101と第二溶着予定面201とを重ね合わせ、上下に圧接させた状態とし、この状態で、超音波により接合面に縦方向の振動を発生させその摩擦熱によって溶着させる。上記工程を経ることで、超音波溶着による複合成形品1が得られる。
超音波溶着は、例えば、精電舎電子工業社製 超音波ウェルダー SONOPET Σ−1200 超音波溶着機を用いて行うことができる。その際、設定沈み込み量は、接合部品の状態を確認し、最適量を決めることが望ましい。
[レーザ溶着]
図5は、レーザ溶着によって複合成形品1を得るときの概略説明図である。まず、他の樹脂成形品20の溶着予定面である第二溶着予定面201に、レーザ吸収部位202を設ける。レーザ吸収部位202は、第二溶着予定面201を黒色マジックで塗る等によって得られる。なお、本実施例では、レーザ吸収部位202は、第二溶着予定面201の略全面に設けられているが、予め溶着しようと予定する箇所に設ければ足りる。
図5は、レーザ溶着によって複合成形品1を得るときの概略説明図である。まず、他の樹脂成形品20の溶着予定面である第二溶着予定面201に、レーザ吸収部位202を設ける。レーザ吸収部位202は、第二溶着予定面201を黒色マジックで塗る等によって得られる。なお、本実施例では、レーザ吸収部位202は、第二溶着予定面201の略全面に設けられているが、予め溶着しようと予定する箇所に設ければ足りる。
続いて、図5の(1)に示すように、溝付き樹脂成形品10の溶着予定面である第一溶着予定面101に、他の樹脂成形品20の溶着予定面である第二溶着予定面201とを向かい合わせる。
第一溶着予定面101は、複数の溝12を有する面である。複数の溝12の形状は特に限定されるものでなく、溝12が交差しない縞状に形成されても、溝12が交差する格子状に形成されてもよい。溝12を格子状に形成する場合は、溝12の長手方向が無機充填剤の長手方向とは異なる斜格子状に形成することが好ましい。また、溝12を格子状に形成する場合は、ひし形状であっても良い。
第一溶着予定面101における溝12は、第一溶着予定面101の全面に形成されていてもよいが、他の樹脂成形品20と溶着する箇所に形成されていれば足りる。
続いて、図5の(2)に示すように、第一溶着予定面101と第二溶着予定面201とを重ね合わせ、クランプ等を用いて上下に圧接させた状態とし、さらに、図5の(3)に示すように、他の樹脂成形品20における第二溶着予定面201とは反対の面から第二溶着予定面201に向けてレーザを照射する。そうすると、レーザの照射により第二溶着予定面201近傍における他の樹脂成形品20が溶解し、その溶解した樹脂が上記圧接による力を受けて溝12に入り込むことで、溝付き樹脂成形品10と溶着する。上記工程を経ることで、レーザ溶着による複合成形品1が得られる。
レーザの照射は、一箇所であってもよいし、複数箇所であってもよいが、複数箇所である場合、照射する箇所の数を上記圧接による力を支えることができる程度に抑えるとともに、ほぼ均一にレーザを照射することが好ましい。第二溶着予定面201における溶融樹脂に対して大きな力を加えて溝付き樹脂成形品10の溝12に入れる際、第二溶着予定面201における未溶融の箇所で力を支えることになるため、照射する箇所が多すぎると、溶融樹脂に対して適切な力を与えられない可能性があるためである。また、ほぼ均一にレーザを照射しないと、接合箇所に歪みを生じる可能性があるためである。
従来、レーザ溶着は、同種材料からなる樹脂成形品どうしを溶着する際に行われる。同種材料からなる樹脂成形品であれば、2次成形品がレーザ熱を受け発熱すると、対面にもその熱が伝わり、2次成形品の溶着予定面のみならず、1次成形品の溶着予定面も溶融して互い溶け合う。一方、同種材料からなる樹脂成形品どうしでレーザ溶着しようとしても、2次成形品の溶着予定端面を溶かすことができるにとどまり、1次成形品の溶着予定端面を溶かすことができないためである。
本発明によると、対象となる樹脂成形品が互いに異種材料であっても、2次成形品の溶着予定面が溶かされれば、その溶解した樹脂が溝12に入り込むため、複合成形品1を得ることができる。また、1次成形品と2次成形品との両方を同時に溶かすものでないため、寸法安定性に優れる。この点で、本発明は、新規な着想に基づく発明であるといえる。
[高周波誘導加熱溶着]
図6は、高周波誘導加熱溶着によって複合成形品1を得るときの概略説明図である。まず、図6の(1)に示すように、溝付き樹脂成形品10の溶着予定面である第一溶着予定面101に、発熱体40を載せ、さらに他の樹脂成形品20を載せる。このとき、第一溶着予定面101と、他の樹脂成形品20の溶着予定面である第二溶着予定面201とが向かい合わせになっている。なお、第一溶着予定面101は、溝12を有する面である。
図6は、高周波誘導加熱溶着によって複合成形品1を得るときの概略説明図である。まず、図6の(1)に示すように、溝付き樹脂成形品10の溶着予定面である第一溶着予定面101に、発熱体40を載せ、さらに他の樹脂成形品20を載せる。このとき、第一溶着予定面101と、他の樹脂成形品20の溶着予定面である第二溶着予定面201とが向かい合わせになっている。なお、第一溶着予定面101は、溝12を有する面である。
発熱体40は、貫通穴(図示せず)を有し、高周波がかけられた際に発熱する材質であれば、特に限定されない。
貫通穴の数は、1つであってもよいし、複数であってもよいが、複数である場合、貫通穴の数を、下記圧接による力を支えることができる程度に抑えることが好ましい。第二溶着予定面201における溶融樹脂に対して大きな力を加えて溝付き樹脂成形品10の溝12に入れる際、第二溶着予定面201における未溶融の箇所で力を支えることになるため、貫通穴の数が多すぎると、溶融樹脂に対して適切な力を与えられない可能性があるためである。
続いて、図6の(2)に示すように、第一溶着予定面101と第二溶着予定面201とを重ね合わせ、上下に圧接させた状態とし、さらに、図6の(3)に示すように、他の樹脂成形品20における第二溶着予定面201とは反対の面から第二溶着予定面201に向けて高周波をかける。そうすると、高周波をかけることにより、第二溶着予定面201近傍における他の樹脂成形品20が溶解し、その溶解した樹脂が発熱体40の貫通穴を通って溝12に入り込み、他の樹脂成形品20が溝付き樹脂成形品10と溶着する。上記工程を経ることで、高周波誘導加熱溶着による複合成形品1が得られる。
なお、本明細書において、高周波とは、発熱体に誘導電流を生じさせ、これにより発熱体を発熱させることができる電磁波のことをいう。また、概略説明図においては、溝付き樹脂成形品と他の樹脂成形品は平面どうしで圧接しているが、部分的に凸形状であっても構わないし、加熱溶融後圧接しても構わない。
従来、高周波誘導加熱溶着は、同種材料からなる樹脂成形品どうしを溶着する際に行われる。同種材料からなる樹脂成形品であれば、2次成形品が発熱すると、対面にもその熱が伝わり、2次成形品の溶着予定面のみならず、1次成形品の溶着予定面も溶融して互い溶け合う。一方、同種材料からなる樹脂成形品どうしでレーザ溶着しようとしても、2次成形品の溶着予定端面を溶かすことができるにとどまり、1次成形品の溶着予定端面を溶かすことができないためである。
本発明によると、対象となる樹脂成形品が互いに異種材料であっても、2次成形品の溶着予定面が溶かされれば、その溶解した樹脂が溝12に入り込むため、複合成形品1を得ることができる。また、1次成形品と2次成形品との両方を同時に溶かすものでないため、寸法安定性に優れる。この点で、本発明は、新規な着想に基づく発明であるといえる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
<実施例1> 樹脂の比較
表1において、樹脂成形品における樹脂の材質は次のとおりである。
ガラス繊維入りPPS:ジュラファイドPPS 1140A7(ポリプラスチックス社製)
ガラス繊維・無機フィラー入りPPS:ジュラファイドPPS 6165A7(ポリプラスチックス社製)
ガラス繊維入りLCP:ベクトラLCP E130i(ポリプラスチックス社製)
ガラス繊維入りPPS:ジュラファイドPPS 1140A7(ポリプラスチックス社製)
ガラス繊維・無機フィラー入りPPS:ジュラファイドPPS 6165A7(ポリプラスチックス社製)
ガラス繊維入りLCP:ベクトラLCP E130i(ポリプラスチックス社製)
表1において、他の成形品における材質は次のとおりである。
POM:ジュラコンPOM M450−44(ポリプラスチックス社製)
TPE:ThermolastK_TC4HAZ(KRAIBURG社製)
なお、ガラス繊維入りPPS、ガラス繊維・無機フィラー入りPPS及びガラス繊維入りLCPは樹脂成形品に記載のものと同じである。
POM:ジュラコンPOM M450−44(ポリプラスチックス社製)
TPE:ThermolastK_TC4HAZ(KRAIBURG社製)
なお、ガラス繊維入りPPS、ガラス繊維・無機フィラー入りPPS及びガラス繊維入りLCPは樹脂成形品に記載のものと同じである。
[溝付き樹脂成形品の製造]
表1に示す、無機充填剤を含有する樹脂材料を下記の条件で射出成形した射出成形品に、レーザを溝の幅が100μm、隣り合う溝の間隔が200μmになるように、斜格子状に10回照射した。発振波長:1.064μm、最大定格出力:13W(平均)を用い、出力90%、周波数40kHz、走査速度1000mm/sとした。これにより、実施例に係る溝付き樹脂成形品を得た。
(ジュラファイドにおける射出成形の条件)
予備乾燥:140℃、3時間
シリンダ温度:320℃
金型温度:140℃
射出速度:20mm/sec
保圧:50MPa(500kg/cm2)
(ベクトラにおける射出成形の条件)
予備乾燥:140℃、4時間
シリンダ温度:350℃
金型温度:60℃
射出速度:200mm/sec
保圧:50MPa(500kg/cm2)
(ジュラコンにおける射出成形の条件)
予備乾燥:80℃、3時間
シリンダ温度:190℃
金型温度:80℃
射出速度:16mm/sec
保圧:80MPa(800kg/cm2)
(TPEにおける射出成形の条件)
予備乾燥:80℃、3時間
シリンダ温度:240℃
金型温度:25℃
射出速度:15mm/sec
保圧:60MPa(600kg/cm2)
表1に示す、無機充填剤を含有する樹脂材料を下記の条件で射出成形した射出成形品に、レーザを溝の幅が100μm、隣り合う溝の間隔が200μmになるように、斜格子状に10回照射した。発振波長:1.064μm、最大定格出力:13W(平均)を用い、出力90%、周波数40kHz、走査速度1000mm/sとした。これにより、実施例に係る溝付き樹脂成形品を得た。
(ジュラファイドにおける射出成形の条件)
予備乾燥:140℃、3時間
シリンダ温度:320℃
金型温度:140℃
射出速度:20mm/sec
保圧:50MPa(500kg/cm2)
(ベクトラにおける射出成形の条件)
予備乾燥:140℃、4時間
シリンダ温度:350℃
金型温度:60℃
射出速度:200mm/sec
保圧:50MPa(500kg/cm2)
(ジュラコンにおける射出成形の条件)
予備乾燥:80℃、3時間
シリンダ温度:190℃
金型温度:80℃
射出速度:16mm/sec
保圧:80MPa(800kg/cm2)
(TPEにおける射出成形の条件)
予備乾燥:80℃、3時間
シリンダ温度:240℃
金型温度:25℃
射出速度:15mm/sec
保圧:60MPa(600kg/cm2)
[複合成形品の製造]
実施例に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、レーザの照射によって形成された溝を有する面を接触面として射出成形用金型にインサートし、表1に示す他の成形品に係る材料を上記の条件で射出成形し、実施例に係る複合成形品を得た。一方、溝を形成しない成形品を用いて同様に複合成形品の作成を試みたが(比較例1−1〜1−7)、いずれの組合せも接合部で剥離し、強度等を評価できる程度に強固に接合した複合成形品は得られなかった。
実施例に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、レーザの照射によって形成された溝を有する面を接触面として射出成形用金型にインサートし、表1に示す他の成形品に係る材料を上記の条件で射出成形し、実施例に係る複合成形品を得た。一方、溝を形成しない成形品を用いて同様に複合成形品の作成を試みたが(比較例1−1〜1−7)、いずれの組合せも接合部で剥離し、強度等を評価できる程度に強固に接合した複合成形品は得られなかった。
[評価]
〔溝付き樹脂成形品の拡大観察〕
実施例に係る溝付き樹脂成形品について、溝を有する面を電子顕微鏡(SEM)で拡大観察した。倍率は20倍、100倍、300倍の3種類とした。実施例1−1〜1−6についてのSEM写真を図7に示すとともに、実施例1−1〜1−7についての結果を表2に示す。
〔溝付き樹脂成形品の拡大観察〕
実施例に係る溝付き樹脂成形品について、溝を有する面を電子顕微鏡(SEM)で拡大観察した。倍率は20倍、100倍、300倍の3種類とした。実施例1−1〜1−6についてのSEM写真を図7に示すとともに、実施例1−1〜1−7についての結果を表2に示す。
〔溝の深さ〕
溝の深さを評価するため、実施例に係る溝付き樹脂成形品について、断面観察にて溝の深さを測定した。結果を表2に示す。
溝の深さを評価するため、実施例に係る溝付き樹脂成形品について、断面観察にて溝の深さを測定した。結果を表2に示す。
〔強度〕
強度を評価するため、実施例に係る複合成形品について破壊荷重を測定した。破壊荷重の測定は次のようにして行った。測定機器としてテンシロンUTA−50kN(オリエンテック社製)を使用し、クロスヘッド速度が1mm/分の条件で行った。また、評価は複合成形体(120mm長さ、20mm幅、2mm厚み)を引張り剥がすことで接合強度を測定した。結果を表2に示す。
強度を評価するため、実施例に係る複合成形品について破壊荷重を測定した。破壊荷重の測定は次のようにして行った。測定機器としてテンシロンUTA−50kN(オリエンテック社製)を使用し、クロスヘッド速度が1mm/分の条件で行った。また、評価は複合成形体(120mm長さ、20mm幅、2mm厚み)を引張り剥がすことで接合強度を測定した。結果を表2に示す。
実施例に係る溝付き樹脂成形品を用いた複合成形品は、いずれも、接合面で剥がれたりせず、2次成形品を形成する他の成形品が破断する母材破壊の形態で破壊しており、接合部が強固に接合されていることが確認された(実施例1−1〜1−7)。また、実施例に係る溝付き樹脂成形品は、無機充填剤を含有し、複数の溝が形成され、これら複数の溝では無機充填剤が露出されているため、その溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を得た際に、溝付き樹脂成形品及び他の成形品の破壊を有意に防げることが確認された(実施例1−1〜1−7)。
<実施例2> レーザの照射回数の比較
[溝付き樹脂成形品の製造]
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、レーザを溝の幅が100μm、隣り合う溝の間隔が200μmになるように斜格子状に照射した。レーザの照射回数は表3に示すとおりとし、発振波長:1.064μm、最大定格出力:13W(平均)を用い、出力90%、周波数40kHz、走査速度1000mm/sとした。これにより、実施例に係る溝付き樹脂成形品を得た。
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、レーザを溝の幅が100μm、隣り合う溝の間隔が200μmになるように斜格子状に照射した。レーザの照射回数は表3に示すとおりとし、発振波長:1.064μm、最大定格出力:13W(平均)を用い、出力90%、周波数40kHz、走査速度1000mm/sとした。これにより、実施例に係る溝付き樹脂成形品を得た。
[複合成形品の製造]
実施例に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、実施例1で示した条件と同じ条件にて複合成形品を製造した。
実施例に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、実施例1で示した条件と同じ条件にて複合成形品を製造した。
[評価]
実施例1で示した手法と同じ手法にて、溝付き樹脂成形品の拡大観察、溝の深さの測定及び強度の測定を行った。結果を図8及び表4に示す。
実施例1で示した手法と同じ手法にて、溝付き樹脂成形品の拡大観察、溝の深さの測定及び強度の測定を行った。結果を図8及び表4に示す。
実施例に係る溝付き樹脂成形品は、その溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を得た際に、十分なる破壊荷重を得られることが確認された(実施例2−1〜2−5)。中でも、溝の深さが溝の短手方向の長さの1/2以上である場合、その溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を得た際に、破壊形態が剥離破壊ではなく母材破壊となり高い破壊荷重を得られることが確認された(実施例2−3〜2−5)。これは、照射回数を多くし、溝の深さが深くなるほど溝の凹凸が鮮明になり、溝で露出するガラス繊維のアンカー効果が高まるためであると考えられる。
<実施例3> 溝の形状の比較
[溝付き樹脂成形品の製造]
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、発振波長が1.064μmであるレーザを、溝の幅及び隣り合う溝の間隔がいずれも表5に示すとおりとなるように、表5に示す形状で照射した。レーザの照射回数は10回とし、走査速度は1000mm/sとした。これにより、実施例に係る溝付き樹脂成形品を得た。
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、発振波長が1.064μmであるレーザを、溝の幅及び隣り合う溝の間隔がいずれも表5に示すとおりとなるように、表5に示す形状で照射した。レーザの照射回数は10回とし、走査速度は1000mm/sとした。これにより、実施例に係る溝付き樹脂成形品を得た。
[複合成形品の製造]
実施例に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、実施例1で示した条件と同じ条件にて複合成形品を製造した。
実施例に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、実施例1で示した条件と同じ条件にて複合成形品を製造した。
[評価]
実施例1で示した手法と同じ手法にて、溝付き樹脂成形品の拡大観察、溝の深さの測定及び強度の測定を行った。結果を図9及び表6に示す。
実施例1で示した手法と同じ手法にて、溝付き樹脂成形品の拡大観察、溝の深さの測定及び強度の測定を行った。結果を図9及び表6に示す。
実施例に係る溝付き樹脂成形品は、その溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を得た際に、十分なる破壊荷重を得られることが確認された(実施例3−1〜3−5)。中でも、無機充填剤が繊維状であり、無機充填剤の長手方向の長さが溝の短手方向の長さよりも長い場合において、レーザの照射を、ガラス繊維の長手方向とは異なる方向に行うと、その溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を得た際に、1000Nを遥かに超える破壊荷重を得られることが確認された(実施例3−1〜3−3)。これは、ガラス繊維が溝を架けるように配置されており、アンカー効果を十分に発揮しているためであると考えられる。
加えて、実施例3−2に係る溝付き樹脂成形品を用いた複合成形品について、断面を撮影した。結果を図10に示す。図10より、溝の側面からガラス繊維が突出し、2次成形品を構成する樹脂が、このガラス繊維を取り囲むように溝の内部に充填されていることが分かる。
<実施例4> 溝の間隔の比較 その1(溝の形状:斜格子状)
[溝付き樹脂成形品の製造]
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、発振波長が1.064μmであるレーザを、溝の幅が200μm、隣り合う溝の間隔が表7に示すとおりとなるように斜格子状に照射した。レーザの照射回数は10回とし、走査速度1000mm/sとした。これにより、実施例に係る溝付き樹脂成形品を得た。
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、発振波長が1.064μmであるレーザを、溝の幅が200μm、隣り合う溝の間隔が表7に示すとおりとなるように斜格子状に照射した。レーザの照射回数は10回とし、走査速度1000mm/sとした。これにより、実施例に係る溝付き樹脂成形品を得た。
[複合成形品の製造]
実施例に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、実施例1で示した条件と同じ条件にて複合成形品を製造した。
実施例に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、実施例1で示した条件と同じ条件にて複合成形品を製造した。
[評価]
実施例1で示した手法と同じ手法にて、溝付き樹脂成形品の拡大観察、溝の深さの測定及び強度の測定を行った。一例として、実施例4−1〜4−4に係る溝付き樹脂成形品の拡大観察の結果を図11及び表8に示す。また、全ての実施例に係る溝付き樹脂成形品の溝の深さ及び強度の測定の結果を表8に示す。図11の拡大観察の結果より、溝の表面に露出したガラス繊維の配向方向が確認出来る。また、格子状に溝を付けた場合、溝の間隔が150μm以下であれば、表面に山として残る樹脂は無機充填剤の観察に気にならない。
実施例1で示した手法と同じ手法にて、溝付き樹脂成形品の拡大観察、溝の深さの測定及び強度の測定を行った。一例として、実施例4−1〜4−4に係る溝付き樹脂成形品の拡大観察の結果を図11及び表8に示す。また、全ての実施例に係る溝付き樹脂成形品の溝の深さ及び強度の測定の結果を表8に示す。図11の拡大観察の結果より、溝の表面に露出したガラス繊維の配向方向が確認出来る。また、格子状に溝を付けた場合、溝の間隔が150μm以下であれば、表面に山として残る樹脂は無機充填剤の観察に気にならない。
実施例に係る溝付き樹脂成形品は、その溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を得た際に、十分なる破壊荷重を得られることが確認された(実施例4−1〜4−8)。中でも、隣り合う溝の間隔が溝の幅の1倍以上2倍以下であると(谷:山が1:1〜1:2であると)、溝付き樹脂成形品の溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を得た際に、900N以上の破壊荷重を得られることが確認された(実施例4−4〜4−6)。これは、谷の幅と山の幅とが略均等であると、溝付き樹脂成形品と他の成形品との両方を略均等に補強できるためであると考えられる。
<実施例5> 溝の幅の比較 その2(溝の形状:横方向)
[溝付き樹脂成形品の製造]
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、発振波長が1.064μm、溝の幅が200μm、隣り合う溝の間隔が表9に示すとおりとなるように斜格子状に照射した。レーザの照射回数は10回とし、走査速度は1000mm/sとした。これにより、実施例に係る溝付き樹脂成形品を得た。
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、発振波長が1.064μm、溝の幅が200μm、隣り合う溝の間隔が表9に示すとおりとなるように斜格子状に照射した。レーザの照射回数は10回とし、走査速度は1000mm/sとした。これにより、実施例に係る溝付き樹脂成形品を得た。
[複合成形品の製造]
実施例に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、実施例1で示した条件と同じ条件にて複合成形品を製造した。
実施例に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、実施例1で示した条件と同じ条件にて複合成形品を製造した。
[評価]
実施例1で示した手法と同じ手法にて、溝付き樹脂成形品の拡大観察、溝の深さの測定及び強度の測定を行った。結果を図12及び表10に示す。図12の拡大観察の結果より、溝の表面に露出したガラス繊維の配向方向が確認出来る。また、一方向に溝を付けた場合、溝の間隔が50μm以下であれば、表面に山として残る樹脂は無機充填剤の観察に気にならない。
実施例1で示した手法と同じ手法にて、溝付き樹脂成形品の拡大観察、溝の深さの測定及び強度の測定を行った。結果を図12及び表10に示す。図12の拡大観察の結果より、溝の表面に露出したガラス繊維の配向方向が確認出来る。また、一方向に溝を付けた場合、溝の間隔が50μm以下であれば、表面に山として残る樹脂は無機充填剤の観察に気にならない。
実施例に係る溝付き樹脂成形品は、その溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を得た際に、十分なる破壊荷重を得られることが確認された(実施例5−1〜5−6)。中でも、隣り合う溝の間隔が溝の幅の1倍以上2倍以下であると(谷:山が1:1〜1:2であると)、溝付き樹脂成形品の溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を得た際に、900N以上の破壊荷重を得られることが確認された(実施例5−4〜5−6)。これは、谷の幅と山の幅とが略均等であると、溝付き樹脂成形品と他の成形品との両方を略均等に補強できるためであると考えられる。
<実施例6> 複合成形品の比較
[溝付き樹脂成形品の製造]
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP S135,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、発振波長が1.064μm、溝の幅が200μm、隣り合う溝の間隔が200μmとなるように斜格子状に照射した。レーザの照射回数は10回とし、走査速度は1000mm/sとした。これにより、実施例6に係る溝付き樹脂成形品を得た。
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP S135,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、発振波長が1.064μm、溝の幅が200μm、隣り合う溝の間隔が200μmとなるように斜格子状に照射した。レーザの照射回数は10回とし、走査速度は1000mm/sとした。これにより、実施例6に係る溝付き樹脂成形品を得た。
一方、上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP S135,ポリプラスチックス社製)そのものを比較例6に係る樹脂成形品とした。
[複合成形品の製造]
実施例6及び比較例6に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、溝を有する面を第一溶着予定面とし、ベクトラLCPS135(ポリプラスチックス社製)と超音波溶着を行い、実施例に係る複合成形品を作製した。超音波溶着は、精電舎電子工業社製 超音波ウェルダー SONOPET Σ−1200 超音波溶着機を用いて、設定沈み込み量0.8mmで、超音波の周波数を20kHz、振幅60μm、エアー圧力0.1MPaの条件で行った。
実施例6及び比較例6に係る溝付き樹脂成形品のそれぞれについて、溝を有する面を第一溶着予定面とし、ベクトラLCPS135(ポリプラスチックス社製)と超音波溶着を行い、実施例に係る複合成形品を作製した。超音波溶着は、精電舎電子工業社製 超音波ウェルダー SONOPET Σ−1200 超音波溶着機を用いて、設定沈み込み量0.8mmで、超音波の周波数を20kHz、振幅60μm、エアー圧力0.1MPaの条件で行った。
同様に、比較例6に係る樹脂成形品のそれぞれについて、ベクトラLCPS135(ポリプラスチックス社製)と上記の条件で超音波溶着を行い、比較例6に係る複合成形品を作製した。
[破壊荷重の測定]
強度を評価するため、実施例及び比較例に係る樹脂成形品のそれぞれについて破壊荷重を測定した。破壊荷重の測定は次のようにして行った。測定機器としてテンシロンUTA−50kN(オリエンテック社製)を使用し、クロスヘッド速度が1mm/分の条件で行った。結果を表12に示す。
強度を評価するため、実施例及び比較例に係る樹脂成形品のそれぞれについて破壊荷重を測定した。破壊荷重の測定は次のようにして行った。測定機器としてテンシロンUTA−50kN(オリエンテック社製)を使用し、クロスヘッド速度が1mm/分の条件で行った。結果を表12に示す。
実施例6に係る溝付き樹脂成形品は、その溝を有する面を接触面として他の成形品と超音波溶着して複合成形品を得た際に、溝を有しない樹脂成形品に比べて高い破壊荷重を得られることが確認された。
1 複合成形品
10 溝付き樹脂成形品
11 無機充填剤
12 溝
12a 溝の側面
13 山
20 他の成形品
10 溝付き樹脂成形品
11 無機充填剤
12 溝
12a 溝の側面
13 山
20 他の成形品
Claims (21)
- 無機充填剤を含有し、該無機充填剤が露出された溝が形成されている溝付き樹脂成形品。
- 前記無機充填剤が前記溝の側面において表面より突出する、請求項1に記載の溝付き樹脂成形品。
- 前記溝の深さは前記溝の短手方向の長さの1/2以上である、請求項1又は2に記載の溝付き樹脂成形品。
- 前記無機充填剤が繊維状無機充填剤を含む、請求項1から3のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品。
- 前記繊維状無機充填剤はガラス繊維である、請求項4に記載の溝付き樹脂成形品。
- 前記溝は複数であり、隣り合う溝の間隔が前記溝の幅の1倍以上2倍以下である、請求項1から5のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品。
- 前記溝はレーザの照射によって形成される、請求項1から6のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品。
- 前記溝が断続的に形成されている、請求項1から7のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品。
- 請求項1から8のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品の前記溝を有する面上に他の成形品が隣接された複合成形品。
- 前記他の成形品は、前記溝の内部において、前記無機充填剤を囲んで配されている、請求項9に記載の複合成形品。
- 無機充填剤を含有する樹脂成形品に樹脂の一部除去を行い、側面から前記無機充填剤が露出された溝を形成する溝形成工程を含む、溝付き樹脂成形品の製造方法。
- 前記溝が複数である、請求項11に記載の溝付き樹脂成形品の製造方法。
- 前記樹脂の一部除去がレーザの照射により行われる、請求項11又は12に記載の溝付き樹脂成形品の製造方法。
- 前記溝形成工程では、前記レーザの照射を複数回繰り返す、請求項13に記載の溝付き樹脂成形品の製造方法。
- 前記レーザの照射を複数回繰り返すにあたり、レーザの照射量を前回の照射量より高める工程を含む、請求項14に記載の溝付き樹脂成形品の製造方法。
- 前記レーザの照射を、成形品の表面に対して垂直以外の方向から行う、請求項13から15のいずれかに記載の溝付き成形品の製造方法。
- 前記溝形成工程では、前記溝の幅の1倍以上2倍以下の間隔をおいて溝を形成する、請求項11から16のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品の製造方法。
- 請求項11から17のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品の製造方法を使用した後、前記溝を有する面を接触面として他の成形品と一体化して複合成形品を製造する、複合成形品の製造方法。
- 請求項1から8のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品の前記溝を有する面を観察する、溝付き樹脂成形品の表面観察方法。
- 前記複数の溝は、隣り合う溝の間隔が150μm以下になるように格子状に形成されているか、又は隣り合う溝の間隔が50μm以下になるように一方向の直線状に形成されている、請求項19に記載の溝付き樹脂成形品の表面観察方法。
- 請求項11から17のいずれかに記載の溝付き樹脂成形品の製造方法を使用した後、前記溝を有する面を観察する、溝付き樹脂成形品の表面観察方法。
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