JP2021088093A - 繊維強化樹脂組成物との接合用の金属部材、金属樹脂接合体の製造方法、および金属樹脂接合体 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化樹脂組成物との接合強度をより高めることができる金属部材を提供すること。【解決手段】繊維強化樹脂組成物との接合用の金属部材は、接合時に流動する前記繊維強化樹脂組成物と接触して、前記繊維強化樹脂組成物の流れを分岐させる位置に配置された、第一の凸部と、前記第一の凸部との接触により分岐した流れのうち一方の流れと接触して、前記一方の流れをさらに分岐させる位置に配置された、第二の凸部と、を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、繊維強化樹脂組成物との接合用の金属部材、金属樹脂接合体の製造方法、および金属樹脂接合体に関する。

接着剤を用いずに、樹脂と金属部材とを接合させた接合体を作製する方法が種々検討されている。しかし、本来異種材料である樹脂と金属とは、接合力に乏しいため、これらの接合力を向上させるための工夫が課題とされている。

たとえば、特許文献１には、アルミニウム合金製のアルミ形状体の表面に凹凸部を形成し、上記凹凸部の凹部に樹脂を進入させて固化させることにより、アルミ形状体と樹脂成形体との接合力を高める方法が記載されている。特許文献１によれば、凹部の一部から凹部の内部側につきだした突出部を形成したり、凹部の内部にさらに凹部または凸部を設けたりすることで、アルミ形状体と樹脂成形体との密着強度および気密性をより高めることができるとされている。

また、特許文献２には、アルミニウム合金基材の表面を陽極酸化処理してナノ細孔を形成し、さらに上記表面をアルカリ性溶液で腐食処理して腐食細孔を形成することにより、上記アルミニウム合金基材と樹脂との接合力を高める方法が記載されている。特許文献２によれば、上記処理後のアルミニウム合金基材は、腐食細孔の内部に多数のナノ細孔が形成された構造を有するとされている。

また、特許文献３には、金属板の一方の表面に、凹部と、上記凹部の底面から他方の表面へと貫通する貫通孔を形成し、上記他方の表面を被覆し、かつ上記貫通孔を通して前記凹部の内部まで充填された樹脂層を形成することで、材料を問わずに上記金属板と上記樹脂層とを接合させることができると記載されている。特許文献３には、上記凹部の形成により窪んだ金属は、対応する反対側の上記他方の表面に突出していると記載されている。

特開２０１１−１２１３０６号公報 特表２０１５−５０９５５７号公報 特開２０１２−１８３７０５号公報

特許文献１〜特許文献３に記載のように、樹脂と金属部材との接合強度を高める観点から、金属部材の表面を加工する試みが多数行われている。特に、特許文献１に記載の突出部や、特許文献３に記載の貫通孔および凹部のように、樹脂を係止できる構造を形成すれば、樹脂が金属部材から離脱しにくくなり、これらの接合強度はより高まると記載される。

しかし、本発明者らの知見によれば、特許文献１〜特許文献３に記載の方法でも、強化繊維を含む繊維強化樹脂組成物と金属部材との接合強度は期待したほどには高まっていなかった。

本開示の目的は、繊維強化樹脂組成物との接合強度をより高めることができる金属部材、上記繊維強化樹脂組成物と金属部材とが接合した金属樹脂接合体の接合方法、および当該方法により作製される金属樹脂接合体を提供することにある。

一態様に係る繊維強化樹脂組成物との接合用の金属部材は、接合時に流動する前記繊維強化樹脂組成物と接触して、前記繊維強化樹脂組成物の流れを分岐させる位置に配置された、第一の凸部と、前記第一の凸部との接触により分岐した流れのうち一方の流れと接触して、前記一方の流れをさらに分岐させる位置に配置された、第二の凸部と、を有する。

また、一態様に係る金属樹脂接合体の製造方法は、金属部材を型の内部に配置する工程と、前記金属部材が配置されている型の内部に繊維強化樹脂組成物を射出する工程と、を有する。前記金属部材は、接合時に流動する前記繊維強化樹脂組成物と接触して、前記繊維強化樹脂組成物の流れを分岐させる位置に配置された、第一の凸部と、前記第一の凸部との接触により分岐した流れのうち一方の流れと接触して、前記一方の流れをさらに分岐させる位置に配置された、第二の凸部と、を有する。

また、一態様に係る金属樹脂接合体は、金属部材と、前記金属部材の表面に接合した繊維強化樹脂組成物と、を有する金属樹脂接合体である。前記金属部材は、接合時に流動した前記繊維強化樹脂組成物と接触して、前記繊維強化樹脂組成物の流れを分岐させる位置に配置された、第一の凸部と、前記第一の凸部との接触により分岐した流れのうち一方の流れと接触して、前記一方の流れをさらに分岐させる位置に配置された、第二の凸部と、を有する。

本開示によれば、繊維強化樹脂組成物との接合強度をより高めることができる金属部材、上記繊維強化樹脂組成物と金属部材とが接合した金属樹脂接合体の接合方法、および当該方法により作製される金属樹脂接合体が提供される。

図１は、第一の実施形態に関する、繊維強化樹脂組成物（ＦＲＰ）との接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。 図２Ａは、金属部材にＦＲＰを接合させる工程において、型に金属部材を配置する様子を示す模式図であり、図２Ｂは、コアを移動させて型を閉じる様子を示す模式図である。 図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄは、金属部材にＦＲＰを接合させる工程において、溶融したＦＲＰをゲートから型の内部に射出する様子を示す模式図である。 図４は、金属部材と固化したＦＲＰとが接合した金属樹脂接合体を示す模式図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、複数の凸部を主流動方向に対して同一直線上に配置した金属部材を型の内部に配置して、溶融したＦＲＰを射出して流動させたときの、ＦＲＰが流動する様子を示す模式平面図であり、図５Ｃは、このときに得られる金属樹脂接合体における、強化繊維の配置を示す模式平面図である。 図６Ａおよび図６Ｂは、第一の本実施形態に関する金属部材を型の内部に配置して、溶融したＦＲＰを射出して流動させたときの、ＦＲＰが流動する様子を示す模式平面図であり、図６Ｃは、このときに得られる金属樹脂接合体における、強化繊維の配置を示す模式平面図である。 図７は、ＦＲＰが固化するときに、凸部の両側から凸部を締め付けるように収縮して固化していく様子を示す模式図である。 図８は、第二の実施形態に関する、ＦＲＰとの接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。 図９は、第三の実施形態に関する、ＦＲＰとの接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。 図１０は、第四の実施形態に関する、ＦＲＰとの接合用の金属部材と、型の内部に射出されて金属部材に接触して流動しているＦＲＰと、の様子を示す、模式図である。

以下、本開示の複数の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこれらの実施形態により限定されるものではない。

［第一の実施形態］
図１は、第一の実施形態に関する、繊維強化樹脂組成物（本明細書において、単に「ＦＲＰ」（Fiber Reinforced Plastic）ともいう。）との接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。

図１に示すように、金属部材１００は、板状の部材であって、一方の表面１１０に配置された、表面１１０から突出する複数の凸部１２０を有する。なお、一方の表面１１０は、ＦＲＰが接合する表面である。

本実施形態において、複数の凸部１２０は、金属部材１００の表面に独立して配置された、いずれも筒状の複数の突起である。なお、筒状である凸部１２０の形状は限定されず、円柱状、三角柱状、四角柱状、六角柱状、楕円柱状などの柱状、錐体状、錐台状、逆錐台状（逆テーパ状）などのいかなる形状であってもよい。本明細書において、筒状とは、金属部材１００の表面１１０に沿った断面における当該部材の外周上の各点を結ぶ距離のうち、最大となる距離に対する最少となる距離の比０．５以上１．０以下となるような形状を意味する。

複数の凸部１２０は、接合時に金属部材１００に接触して表面１１０に沿って流動するＦＲＰの流動方向（図１中、白抜き矢印方向。以下、単に「主流動方向」ともいう。）に沿った上流側に配置された第一の凸部と、主流動方向に沿った下流側に配置された第二の凸部と、が形成されるように配置される。たとえば、図１において、第一の凸部としての複数の凸部１２０ａに対して、その下流側には第二の凸部としての複数の凸部１２０ｂが配置されている。同様に、第一の凸部としての複数の凸部１２０ｂに対して、その下流側には第二の凸部としての複数の凸部１２０ｃが配置されており、第一の凸部としての複数の凸部１２０ｃに対して、その下流側には第二の凸部としての複数の凸部１２０ｄが配置されている。そして、それぞれの複数の凸部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃおよび１２０ｄは、いずれも主流動方向とは直交する方向（図１中、斜線つき矢印方向）に沿って、互いに間隔を空けて配列された複数の凸部となっている。

ここで、第二の凸部となる凸部（たとえば凸部１２０ｂのうち任意の凸部）は、第一の凸部となる凸部（たとえば凸部１２０ａのそれぞれの凸部）に対して、主流動方向に直交する方向の位置をずらして配置されている。言い換えると、第二の凸部としての凸部１２０ｂは、第一の凸部としての凸部１２０ａとは、主流動方向に平行な同一直線上には配置されない。同様に、第二の凸部としての凸部１２０ｃは、第一の凸部としての凸部１２０ｂに対して、主流動方向に直交する方向の位置をずらして配置され、第一の凸部としての凸部１２０ｂと主流動方向に平行な同一直線上には配置されない。また、第二の凸部としての凸部１２０ｄは、第一の凸部としての凸部１２０ｃに対して、主流動方向に直交する方向の位置をずらして配置され、第一の凸部としての凸部１２０ｃと主流動方向に平行な同一直線上には配置されない。

図２および図３は、金属部材１００にＦＲＰを接合させる様子を示す工程図である。

まず、図２Ａに示すように、型２００に金属部材１００を配置する。型２００は、金属部材１００が配置されるキャビティ２１０、および可動部であるコア２２０を有し、コア２２０には溶融したＦＲＰを射出するゲート２３０が設けられている。

なお、金属部材１００は、ゲート２３０から射出されたＦＲＰが金属部材１００の表面に沿って流動する方向（主流動方向、図２Ａ中の白抜き矢印方向）における位置（主流動方向に沿ってのゲート２３０からの距離）が異なる複数の凸部１２０を有し、それぞれの位置における凸部１２０は、前後の凸部１２０とは主流動方向に直交する方向の位置をずらして配置されている。

次に、図２Ｂに示すように、コア２２０を移動させて型２００を閉じる。このとき、型の内部を加熱していてもよい。

次に、図３Ａに示すように、溶融したＦＲＰ３００をゲート２３０から型２００の内部に射出する。射出されたＦＲＰ３００は、金属部材１００の表面１１０うち、まずゲート２３０の射出方向直下に位置する表面１１０に接触する。

図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、射出されたＦＲＰ３００は、金属部材１００の表面１１０に沿って流動して、型２００の内部を充填していく。ＦＲＰ３００の射出は、図３Ｄに示すように型２００の内部がＦＲＰ３００で略完全に充填されるまで行われる。

その後、型２００の冷却によりＦＲＰ３００を冷却して固化させることで、図４に示すように、金属部材１００と固化したＦＲＰ３００とが接合した金属樹脂接合体４００を型２００から取り出して得ることができる。なお、金属樹脂接合体４００は、型２００から取り出すときにゲート２３０の出口近辺でＦＲＰを切断して、ゲート２３０内部のＦＲＰと分断される。このとき分断後に金属樹脂接合体４００側に付着したＦＲＰは、その後、磨き処理などの後加工により除去されるが、完全に除去しきることは非常に困難であり、通常、図４に示すような射出痕４１０が固化したＦＲＰ３００の表面に残存する。

なお、図４に示すように、ＦＲＰ３００は、炭素繊維、ガラス繊維およびセルロースナノファイバーなどの強化繊維３１０を含んでいる。図示しなかったものの、この強化繊維３１０は、型２００に射出される溶融したＦＲＰ３００にも含まれている。なお、理解を容易にするため、図４では、金属樹脂接合体４００に含まれる強化繊維３１０のうち、一部の強化繊維３１０のみを抜粋して示している。

ところで、本発明者らの知見によると、特許文献１〜特許文献３に記載のような表面に凹部や細孔を形成した金属部材とＦＲＰとを接合させるときには、ＦＲＰのうちの母材樹脂は上記凹部や細孔の内部に入り込めるが、強化繊維は上記凹部や細孔の内部に入り込みにくい。そのため、上記凹部や細孔の内部では母材樹脂と金属部材とが接合するのみであり、強化繊維による補強効果が得られず、そのためＦＲＰと金属部材との接合強度が思うように高まりにくかったと考えられる。

これに対し、本実施形態では、金属部材１００の表面に配置された複数の凸部１２０が、型２００の内部でＦＲＰ３００が流動する方向に突出している。このような構造とすることで、強化繊維３１０が複数の凸部１２０に絡み付いて、ＦＲＰ３００と金属部材１００の凸部１２０とをより強固に接合させることができ、これによりＦＲＰ３００と金属部材１００との接合強度をより高めることができる。

また、本実施形態では、第一の凸部と第二の凸部とを、主流動方向に直交する方向の位置を互いにずらした配置とすることで、複数の凸部１２０に強化繊維をより絡み付きやすくしている。

図５Ａおよび図５Ｂは、複数の凸部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃおよび５２０ｄを主流動方向に対して同一直線上に配置した金属部材５００を型２００の内部に配置して、溶融したＦＲＰ３００を射出して流動させたときの、ＦＲＰ３００が流動する様子を示す模式平面図である。図５Ａおよび図５Ｂ中、白抜き矢印方向は、ＦＲＰ３００の主流動方向を示し、太線矢印は、ＦＲＰ３００が実際に流動する方向を示す。また、図５Ｃは、このときに得られる金属樹脂接合体における、強化繊維３１０の配置を示す模式平面図である。なお、理解を容易にするため、図５Ｃでは、金属樹脂接合体に含まれる強化繊維３１０のうち、一部の強化繊維のみを抜粋して示している。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、型２００の内部を流動するＦＲＰ３００は、それぞれの凸部５２０（特には最も上流側に配置された複数の凸部５２０ａ）によって流動方向をわずかに変更されるものの、全体としては概ね主流動方向に沿った一方向に流動していく。そのため、図５Ｃに示すように、得られた金属樹脂接合体でも、強化繊維３１０は略一方向に配向している。

図６Ａおよび図６Ｂは、複数の凸部を主流動方向に対して互いにずらして配置した本実施形態の金属部材１００を型２００の内部に配置して、溶融したＦＲＰ３００を射出して流動させたときの、ＦＲＰ３００が流動する様子を示す模式平面図である。図６Ａおよび図６Ｂ中、白抜き矢印方向は、ＦＲＰ３００の主流動方向を示し、太線矢印は、ＦＲＰ３００が実際に流動する方向を示す。また、図６Ｃは、このときに得られる金属樹脂接合体４００における、強化繊維３１０の配置を示す模式平面図である。なお、図６Ａ〜図６Ｃでは、理解を容易にするため、一部の凸部１２０の図示を省略している。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、型２００の内部を流動するＦＲＰ３００は、最も上流側に配置された複数の凸部１２０ａに接触すると、凸部１２０ａの一方の側面に沿って流動する流れＡと、凸部１２０ａの他方の側面に沿って流動する流れＢと、に分岐される。そして、流れＡは、複数の凸部１２０ｂのうちひとつの凸部１２０ｂ−１に接触して、凸部１２０ｂ−１の一方の側面に沿って流動する流れＡ−１と、凸部１２０ｂ−１の他方の側面に沿って流動する流れＡ−２と、に分岐される。また、流れＢは、複数の凸部１２０ｂのうち他の凸部１２０ｂ−２に接触して、凸部１２０ｂ−２の一方の側面に沿って流動する流れＢ−１と、凸部１２０ｂ−２の他方の側面に沿って流動する流れＢ−２と、に分岐される。また、分岐した流動同士（たとえば流れＡ−２および流れＢ−１）は、部分的に合流もする。

このようにして、複数の凸部１２０によってＦＲＰ３００の流れを繰り返し分岐（および合流）させることで、型２００の内部で金属部材１００に接して流動するＦＲＰ３００の実際の流動方向を、複雑に変化させることができる。そのため、図６Ｃに示すように、得られた金属樹脂接合体４００でも、金属部材１００とＦＲＰ３００との界面近傍では強化繊維３１０の配向が乱れ、凸部１２０の裏側（主流動方向に対する凸部の下流側）にも強化繊維３１０が進入しやすくなる。これにより、本実施形態では、強化繊維３１０がそれぞれの凸部１２０の周囲により絡みやすくなる。なお、理解を容易にするため、図６Ｃでは、金属樹脂接合体４００に含まれる強化繊維３１０のうち、一部の強化繊維３１０のみを抜粋して示している。

さらには、本実施形態では、金属部材１００が有する複数の凸部１２０が、ＦＲＰ３００から受け取った熱を保持する熱保持部として作用する。

つまり、金属は一般に熱伝導率が高い。そのため、図３Ａ〜図３Ｄにおいて射出されたＦＲＰ３００が流動していくとき、ＦＲＰ３００が有する熱は、金属部材１００に奪われ続けることになる。そのため、ＦＲＰ３００は、流動するにつれ、温度が低下していき、それに伴い粘度が上昇していき流動性が低下していく。そして、上記流動性が低下したＦＲＰ３００は、金属部材１００の表面に密に接触できないことがある。この状態でＦＲＰ３００が冷却されて固化すると、金属部材１００とＦＲＰ３００との間に空隙が生じてしまい、ＦＲＰ３００が金属部材１００に十分に接合できず、これらの接合強度が高まりにくい。

従来、金属部材の厚みを大きくするとＦＲＰと金属部材との接合強度が高まりにくいことが知られている。これは、特に金属部材１００の厚みが大きいときは、金属部材１００がより多量の熱を奪うため、上述したＦＲＰ３００の温度低下および流動性低下による空隙の発生が起きやすいためだと考えられる。

これに対し、本実施形態では、それぞれの凸部１２０が熱を一時的に保持するため、凸部１２０の周囲のＦＲＰ３００は、所定の温度を保ちやすく、流動性が低下しにくい。これにより、金属部材１００は、凸部１２０の表面に密に接触した後にＦＲＰ３００を固化させることができるため、空隙が発生しにくいと考えられる。

また、本実施形態では、図７に示すように、ＦＲＰ３００は、固化するときに、凸部１２０の両側から凸部１２０を締め付けるように図中矢印方向に収縮して固化していく。そのため、冷却されて収縮したＦＲＰ３００は、凸部１２０に強く固着する。

このように、本実施形態によれば、複数の凸部１２０への強化繊維３１０の絡みつき、第一の凸部と第二の凸部とを主流動方向に直交する方向の位置をずらして配置したことによる強化繊維３１０の絡みつきやすさの向上、複数の凸部１２０が熱保持部として作用することによる空隙の発生の抑制、および収縮したＦＲＰ３００の凸部１２０への強い固着、により、金属部材１００とＦＲＰ３００との接合強度をより高めることができる。

なお、本実施形態において、それぞれの凸部１２０の大きさは、一定でもよいし、変化していてもよい。たとえば、主流動方向に沿った上流側における凸部１２０の、主流動方向に平行な断面に沿った断面積を、より大きくすれば、ＦＲＰ３００の流動を上流側でより確実に乱れさせて、凸部１２０への強化繊維３１０の絡みつきやすさをより高めることができる。

また、主流動方向に沿った上流側における凸部１２０の、主流動方向に平行な断面に沿った断面積を、より小さくすれば、下流側により多くの凸部１２０を配置することができる。これにより、流動するＦＲＰ３００の温度の低下により接合強度が低下しやすい下流側で、ＦＲＰ３００の流動方向をより複雑に変化させ、強化繊維３１０を凸部１２０により絡みつきやすくして、下流側における接合強度をより高めることができる。

あるいは、主流動方向に沿った下流側における凸部１２０の、主流動方向に平行な断面に沿った断面積を、より小さくして、かつ下流側により少ない数の凸部１２０を配置してもよい。これにより、下流側において凸部１２０が奪う熱の量を少なくして、下流側における接合強度の低下を抑制することもできる。

また、それぞれの凸部１２０の配置は、より上流側に配置された第１の突起により分岐されたＦＲＰ３００の流れのうち、一方の流れの流動方向下流に第２の突起が配置される限りにおいて、特に限定されない。それぞれの凸部１２０は、同一の大きさの複数の凸部が主流動方向に直交する方向に配列されていてもよい（図１参照）し、よりランダムに配置されていてもよい。

上記突起の大きさや配置は、金属部材１００およびＦＲＰ３００の物性（熱の移動しやすさやＦＲＰの流動性）、射出するＦＲＰ３００の温度、型２００を加熱する温度などに応じて、適宜設定することができる。

このようにして得られた金属樹脂接合体４００（図４参照）は、金属部材１００と、金属部材１００の表面１１０に接合したＦＲＰ３００と、を有する。金属樹脂接合体４００は、射出痕４１０からＦＲＰ３００の端部に向かう方向に、溶融したＦＲＰ３００が流動して固化することにより形成されたものである。そして、金属部材１００とＦＲＰ３００とが接合している表面１１０には、複数の凸部１２０が配置されており、複数の凸部１２０は、射出痕４１０からの距離が異なる複数の突起を含む。そして、複数の凸部１２０は、主流動方向に直交する方向の位置を互いにずらして配置された、上記溶融して流動したＦＲＰ３００の流動方向上流側の第１の突起と、流動方向下流側の第２の突起と、を有する。

上述の本実施形態によれば、金属部材とＦＲＰとの接合強度を高めることができる。

［第二の実施形態］
図８は、第二の実施形態に関する、ＦＲＰとの接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。

図８に示すように、金属部材８００は、板状の部材であって、一方の表面８１０に配置された複数の凸部８２０を有する。なお、一方の表面８１０は、ＦＲＰが接合する表面である。本実施形態は、複数の凸部８２０の形状のみが第一の実施形態とは異なる。そのため、第一の実施形態との相違点のみを説明し、重複する部分の説明は省略する。

本実施形態において、複数の凸部８２０は、金属部材８００の表面に独立して複数配置された、いずれも板状の複数の突起である。それぞれの板状の突起は、接合時に金属部材８００に接触して表面８１０に沿って流動するＦＲＰの主流動方向（図８中、白抜き矢印方向）とは異なる方向に延びるように、表面８１０に沿って配置されている。本実施形態では、複数の凸部８２０ａ、８２０ｂおよび８２０ｃは、いずれも主流動方向とは直交する方向（図８中、斜線つき矢印方向）に沿って、互いに間隔を空けて配列されている複数の凸部である。

なお、板状である凸部８２０の平面形状は限定されず、三角形状、四角形状、六角形状、半円形状、半楕円形状などのいかなる形状であってもよい。

複数の凸部８２０は、接合時に金属部材８００に接触して表面８１０に沿って流動するＦＲＰの流動方向（主流動方向、図８中の白抜き矢印方向。）に沿った上流側に配置された第一の凸部と、主流動方向に沿った下流側に配置された第二の凸部と、が形成されるように配置される。たとえば、図８において、第一の凸部としての複数の凸部８２０ａに対して、その下流側には第二の凸部としての複数の凸部８２０ｂが配置されている。同様に、第一の凸部としての複数の凸部８２０ｂに対して、その下流側には第二の凸部としての複数の凸部８２０ｃが配置されている。そして、それぞれの複数の凸部８２０ａ、８２０ｂおよび８２０ｃは、いずれも主流動方向とは直交する方向（図６中、斜線つき矢印方向）に沿って、互いに間隔を空けて配列された複数の凸部を有する。

ここで、第二の凸部となる凸部（たとえば凸部８２０ｂのうち任意の凸部）は、第一の凸部となる凸部（たとえば凸部８２０ａのそれぞれの凸部）に対して、主流動方向に直交する方向の位置をずらして配置されている。言い換えると、第二の凸部としての凸部８２０ｂは、第一の凸部としての凸部８２０ａとは、主流動方向に平行な同一直線上には配置されない。同様に、第二の凸部としての凸部８２０ｃは、第一の凸部としての凸部８２０ｂに対して、主流動方向に直交する方向の位置をずらして配置され、第一の凸部としての凸部８２０ｂと主流動方向に平行な同一直線上には配置されない。

本実施形態においても、複数の凸部８２０への強化繊維の絡みつき、第一の凸部と第二の凸部とを主流動方向に直交する方向の位置をずらして配置したことによる強化繊維の絡みつきやすさの向上、複数の凸部８２０が熱保持部として作用することによる空隙の発生の抑制、および収縮したＦＲＰの凸部８２０への強い固着、により、金属部材８００とＦＲＰとの接合強度をより高めることができる。

また、本実施形態では、それぞれの凸部８２０は、主流動方向に対する上流側を向いた第一面８２２と、主流動方向に対する下流側を向いた第二面８２４と、を有する。このような凸部８２０は、射出されて金属部材８００に接触したＦＲＰが冷却されて収縮するとき、第一面８２２と第二面８２４とをより強固に締め付けるように収縮させるので、金属部材８００とＦＲＰとの接合強度をより高めることができる。

本実施形態でも、金属部材とＦＲＰとの接合強度を高めることができる。

また、本実施形態では、冷却して収縮するときに締め付ける凸部の面積を大きくできるため、金属部材とＦＲＰとの接合強度をより高めることができる。

なお、複数の凸部８２０ａ、８２０ｂおよび８２０ｃを構成するそれぞれの凸部は、互いに平行であってもよいし、非平行であって互いにずれた方向に延びていてもよい。

また、複数の凸部８２０は、主流動方向に所定の厚みを有する柱状の部材であってもよい。柱状の部材は、線膨張および収縮量（線膨張率と膨張・収縮により移動する距離との積）を大きくできるため、冷却時にＦＲＰが凸部を締め付けることによる接合強度の向上効果がより顕著に見られる。

［第三の実施形態］
図９は、第三の実施形態に関する、ＦＲＰとの接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。

図９に示すように、金属部材９００は、板状の部材であって、一方の表面９１０に配置された複数の凸部９２０を有する。なお、一方の表面９１０は、ＦＲＰが接合する表面である。本実施形態は、凸部９２０の形状のみが第一の実施形態とは異なる。そのため、第一の実施形態との相違点のみを説明し、重複する部分の説明は省略する。

本実施形態において、複数の凸部９２０は、金属部材９００の表面に独立して複数配置されたいずれも筒状の複数の突起である。

具体的には、複数の凸部９２０は、金型２００中で樹脂組成物が最初に接触する地点Ｐに最も近い位置に配置された凸部９２０ａと、地点Ｐに対して放射状に配置された凸部９２０ｂ、凸部９２０ｃおよび凸部９２０ｄと、を有する。

複数の凸部９２０は、接合時に金属部材９００に接触して表面９１０に沿って流動するＦＲＰの流動方向（主流動方向、図９中の白抜き矢印方向。）に沿った上流側に配置された第一の凸部と、主流動方向に沿った下流側に配置された第二の凸部と、が形成されるように配置される。たとえば、図９において、第一の凸部としての複数の凸部９２０ａに対して、その下流側には第二の凸部としての複数の凸部９２０ｂが配置されている。同様に、第一の凸部としての複数の凸部９２０ｂに対して、その下流側には第二の凸部としての複数の凸部９２０ｃが配置されており、第一の凸部としての複数の凸部９２０ｃに対して、その下流側には第二の凸部としての複数の凸部９２０ｄが配置されている。そして、それぞれの複数の凸部９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃおよび９２０ｄは、いずれも地点Ｐから等距離となる同心円の円周方向に沿って、互いに間隔を空けて配列された複数の凸部を有する。

ここで、第二の凸部となる凸部（たとえば凸部９２０ｂのうち任意の凸部）は、第一の凸部となる凸部（たとえば凸部９２０ａのそれぞれの凸部）に対して、地点Ｐから等距離となる同心円の円周方向の位置をずらして配置されている。言い換えると、第二の凸部としての凸部９２０ｂは、第一の凸部としての凸部９２０ａとは、主流動方向に平行な同一直線上には配置されない。同様に、第二の凸部としての凸部９２０ｃは、第一の凸部としての凸部９２０ｂに対して、地点Ｐから等距離となる同心円の円周方向の位置をずらして配置され、第一の凸部としての凸部９２０ｂと主流動方向に平行な同一直線上には配置されない。同様に、第二の凸部としての凸部９２０ｄは、第一の凸部としての凸部９２０ｃに対して、地点Ｐから等距離となる同心円の円周方向の位置をずらして配置され、第一の凸部としての凸部９２０ｃと主流動方向に平行な同一直線上には配置されない。

本実施形態においても、複数の凸部９２０への強化繊維の絡みつき、第一の凸部と第二の凸部とを地点Ｐから等距離となる同心円の円周方向の位置をずらして配置したことによる強化繊維の絡みつきやすさの向上、複数の凸部９２０が熱保持部として作用することによる空隙の発生の抑制、および収縮したＦＲＰの凸部９２０への強い固着、により、金属部材９００とＦＲＰとの接合強度をより高めることができる。

本実施形態でも、金属部材とＦＲＰとの接合強度を高めることができる。

［第四の実施形態］
図１０は、第四の実施形態に関する、ＦＲＰとの接合用の金属部材１０００と、型の内部に射出されて金属部材１０００に接触して流動しているＦＲＰ３００と、の様子を示す、模式図である。

本実施形態において、凸部１０２０は、金属部材１０００のＦＲＰと接する表面１０１０とは反対側の表面１０１２から抜き加工されて、内部に空洞部１０２２を有する。

本実施形態によれば、凸部１０２０がその内部に断熱性の大気が充填された空洞部１０２２を有するため、凸部１０２０の保温効果が高まっている。そのため、凸部１０２０の周囲のＦＲＰ３００は冷却されにくく、流動性の低下による空隙の発生がより顕著に抑制され、金属部材１０００とＦＲＰ３００との接合強度がより高まる。

なお、凸部１０２０は、第一の実施形態および第三の実施形態で説明したいずれの突起であってもよい。また、金属部材１０００が有するすべての凸部１０２０が空洞部１０２２を有してもよいし、一部の凸部１０２０のみが空洞部１０２２を有してもよい。たとえば、ＦＲＰの温度が低下しにくい主流動方向に対する上流側の突起には空洞部を設けず、ＦＲＰの温度が低下しやすい主流動方向に対する下流側の凸部１０２０にのみ空洞部１０２２を設けてもよい。

また、空洞部１０２２の内部は大気充填されていてでもよいし、真空であってもよいし、伝熱性が低い液体などで充填されていてもよい。

また、空洞部１０２２は、抜き加工以外の公知の方法により形成されていてもよい。

［その他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

たとえば、上述の第一の実施形態および第三の実施形態では、複数の凸部が、単一の側面を有する円柱形である例を説明したが、角柱形などの、第二の実施形態と同様に側面に第一面と第二面を有する形状の凸部としてもよい。

また、上述の各実施形態では、第一の凸部に対して主流動方向の下流側に連続して第二の凸部が配置されていたが、第二の凸部は第一の凸部で分岐された流れのうち一方の流れをさらに分岐させればよく、たとえば第一の凸部と第二の凸部との間に、第一の凸部と主流動方向に平行な同一直線上にある他の凸部が配置されていてもよい。

また、複数の凸部を逆テーパ状とすることは、金属部材とＦＲＰとの接合強度を高める観点から好ましい。

また、上述の各実施形態では、金属部材が板状である例を説明したが、金属部材は板状以外のいかなる形状であってもよい。また、凸部は、金属部材の一面のみに配置されていてもよいし、いずれもＦＲＰが接合する複数の面に配置されていてもよい。また、凸部が配置される面は、平面であってもよいし、曲面などの平面以外の面であってもよい。

また、上述の各実施形態では、１つのゲートから型の内部に溶融したＦＲＰを射出する例を説明したが、複数のゲートから型の内部に溶融したＦＲＰを射出してもよい。このとき、金属部材は、それぞれのゲートから射出されたＦＲＰが到達する範囲内に、それぞれのゲートから導入されたＦＲＰの主流動方向に直交する方向の位置をずらして配置され、第一の凸部としての凸部と主流動方向に平行な同一直線上には配置されない、第二の凸部としての凸部を有すればよい。

また、金属部材は、第一の凸部および第二の凸部となる位置に配置された２つの凸部を有すればよいが、各実施形態でも図示したように、第二の凸部の下流側に、第二の凸部により分岐されたＦＲＰの流れの一方をさらに分岐させる第三の凸部が配置されるように、複数の凸部を有することが好ましい。

本開示によれば、金属部材とＦＲＰとの接合強度をより高めることができる。特に、金属部材の厚みが大きいときにも、上記接合強度をより高めることができるので、金属樹脂接合体の用途が拡大されることが期待される。

１００、５００、８００、９００、１０００ 金属部材
１１０、８１０、９１０、１０１０ 表面
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｂ−１、１２０ｂ−２、１２０ｃ、１２０ｄ、５２０、５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄ、８２０，８２０ａ、８２０ｂ、８２０ｃ、９２０、９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃ、９２０ｄ、１０２０ 凸部
２００ 型
２１０ キャビティ
２２０ コア
２３０ ゲート
３００ ＦＲＰ
３１０ 強化繊維
４００ 金属樹脂接合体
４１０ 射出痕
８２２ 第一面
８２４ 第二面
１０１２ 表面
１０２２ 空洞部

Claims (8)

1. 繊維強化樹脂組成物との接合用の金属部材であって、
   接合時に流動する前記繊維強化樹脂組成物と接触して、前記繊維強化樹脂組成物の流れを分岐させる位置に配置された、第一の凸部と、
   前記第一の凸部との接触により分岐した流れのうち一方の流れと接触して、前記一方の流れをさらに分岐させる位置に配置された、第二の凸部と、
   を有する、
   繊維強化樹脂組成物との接合用の金属部材。
2. 前記第一の凸部および第二の凸部は、互いに独立して配置されている複数の筒状の突起である、請求項１に記載の繊維強化樹脂組成物との接合用の金属部材。
3. 前記第一の凸部および第二の凸部は、互いに独立して配置されている複数の板状の突起である、請求項１に記載の繊維強化樹脂組成物との接合用の金属部材。
4. 前記第一の凸部または第二の凸部は、前記接合時に流動する前記繊維強化樹脂組成物の流動方向に対する上流側を向いた第一面と、前記流動方向に対する下流側を向いた前記第一面とは異なる第二面と、を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂組成物との接合用の金属部材。
5. 前記第一の凸部または第二の凸部は、内部に空洞部を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂組成物との接合用の金属部材。
6. 金属部材を型の内部に配置する工程と、
   前記金属部材が配置されている型の内部に繊維強化樹脂組成物を射出する工程と、を有し、
   前記金属部材は、
   接合時に流動する前記繊維強化樹脂組成物と接触して、前記繊維強化樹脂組成物の流れを分岐させる位置に配置された、第一の凸部と、
   前記第一の凸部との接触により分岐した流れのうち一方の流れと接触して、前記一方の流れをさらに分岐させる位置に配置された、第二の凸部と、
   を有する、
   金属樹脂接合体の製造方法。
7. 金属部材と、前記金属部材の表面に接合した繊維強化樹脂組成物と、を有する金属樹脂接合体であって、
   前記金属部材は、
   接合時に流動した前記繊維強化樹脂組成物と接触して、前記繊維強化樹脂組成物の流れを分岐させる位置に配置された、第一の凸部と、
   前記第一の凸部との接触により分岐した流れのうち一方の流れと接触して、前記一方の流れをさらに分岐させる位置に配置された、第二の凸部と、
   を有する、
   金属樹脂接合体。
8. 前記繊維強化樹脂組成物は、射出痕を有する、
   請求項７に記載の金属樹脂接合体。
   
   

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