JP5673814B2 - アルミ・樹脂射出一体成形品製造用のアルミ形状体及びこれを用いたアルミ・樹脂射出一体成形品並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明において、アルミ形状体を形成するためのアルミニウム合金材としては、具体的には、純Al系の1000系、Al−Cu系の2000系、Al−Mn系の3000系、Al−Si系の4000系、Al−Mg系の5000系、ADC5、及びADC6、Al−Mg−Si系の6000系、Al−Zn−Mg系の7000系、Al−Fe系の8000系、Al−Si−Mg系のADC3、Al−Si−Cu系のADC10、ADC10Z、ADC12、及びADC12Z、Al−Si−Cu−Mg系のADC14等の材質からなる材料を所望の形状に適宜加工して得られる加工材、更にはこれらの加工材を適宜組み合わせて得られる組合せ材等が挙げられる。
本発明において、このようなアルミ・樹脂射出一体成形品を製造する際には、先ず、表面に複数の凹状部を有するアルミ形状体を形成するが、その方法としては、例えば、アルミニウム合金材にエッチング処理を施して表面の一部又は全面に凹凸部を形成し、この凹凸部に起因して複数の凹状部を有するアルミ形状体を形成する方法が挙げられる。
[アルミ形状体の調製]
厚さ2mmのアルミニウム合金(JISA5052−H34)板から大きさ10mm×150mmのアルミ試験片を切り出し、先ず、このアルミ試験片を30wt%硝酸水溶液に常温で5分間浸漬した後にイオン交換水で十分に水洗し、次いで5wt%水酸化ナトリウム溶液に50℃で1分間浸漬した後に水洗し、更に、30wt%硝酸水溶液に常温で3分間浸漬した後に水洗する前処理を施した。
作製したアルミ形状体を、厚さ方向に切断し、この厚さ方向断面を走査型電子顕微鏡(日立製FE−SEM、S−4500形)又は光学顕微鏡(ニコン社製、EPIPHOT)により倍率1000倍で観察し、図1に示したように、得られた断面観察写真について、空間側からアルミ形状体側に向けて厚さ方向に延びる多数の観察ラインを互いに0.1μmの間隔で引いた。その際、凹状部の開口縁部から開口幅方向中心に向けて雪庇状に突き出した突出部に基づいて空間−アルミ−空間を通過する前記観察ラインについて、1観察断面(100μm幅)当たりの存在比率(突出部存在率)を測定した。結果を表1に示す。
作製したアルミ形状体表面について、JISZ 0237に準拠し、2kgのローラーを用いて2kgの荷重下に行った粘着テープ・粘着シート試験法において、テープに付着したアルミ片の量をICP発光分光分析法にて定量した。更に、テープに付着したこのアルミ片について、前記の走査型電子顕微鏡にて観察を行い、このアルミ片のサイズを測定した。結果を表1に示す。
得られたアルミ形状体を射出成形機(ソディックプラスチック社製TR40VR)の金型内にセットし、熱可塑性樹脂として、無機充填剤及びエラストマー成分を含むポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂(ポリプラスチックス社製)を用いて、射出速度80mm/秒、保圧力100MPa、成形温度320℃、及び金型温度159℃の成形条件で射出成形し、図3に示すように、10mm×150mm×2mmの大きさのアルミ形状体表面に、同じ大きさの樹脂成形体を固着させて一体化させたアルミ・樹脂射出一体成形品を作製し、これをせん断破壊荷重測定試験用のサンプルとした。ゲート直下の位置をA,流動中央部の位置をB、流動末端部の位置をCとした。
せん断破壊荷重測定試験用に作製したアルミ・樹脂射出一体成形品を、位置A、B、及びCにおいて厚さ方向に切断し、この厚さ方向断面を前記の走査型電子顕微鏡又は光学顕微鏡により倍率1000倍で観察し、得られた断面観察写真について、空間側からアルミ形状体側に向けて厚さ方向に延びる多数の観察ラインを互いに0.1μmの間隔で引いた。その際、樹脂−アルミ−樹脂からなる積層部を通過する前記観察ラインについて、1観察断面(100μm幅)当たりの存在比率(積層部存在率)を測定した。結果を表1に示す。
せん断破壊荷重測定試験用に作製したアルミ・樹脂射出一体成形品を、図3における位置A、B、及びCにおいて幅5mm間隔で切断し、サンプルA、B、及びCを作製した。その後、せん断破壊荷重測定試験機(島津製作所製オートグラフ)を用い、このそれぞれのサンプルを試験片固定用治具に固定し、樹脂接合部から0.5mm離れた位置に荷重を加え、アルミ形状体と樹脂成形体の接合部のせん断破断強度を測定した。
せん断破壊荷重測定試験後のアルミ試験片側の樹脂接合箇所中央部付近において、蛍光X線装置((株)リガク社製RIX―2100)を用いて測定径3mmφにおける硫黄元素のX線強度を測定した。次に得られた強度値についてPPS単体を測定した場合の硫黄元素のX線強度より作製した検量線を用いて換算し,これをPPS露出率として評価した。結果を表1に示す。
アルミ片除去処理を1g/L水酸化ナトリウム溶液に40℃で0.5分間浸漬する処理に変更した以外は実施例1と同様にした。結果を表1に示す。
アルミ片除去処理を10g/L水酸化ナトリウム溶液に40℃で2分間浸漬する処理に変更した以外は実施例1と同様にした。結果を表1に示す。
アルミ片除去処理を1450g/Lリン酸溶液に80℃で0.5分間浸漬する処理に変更した以外は実施例1と同様にした。結果を表1に示す。
アルミ片除去処理を10g/Lリン酸溶液に80℃で10分間浸漬する処理に変更した以外は実施例1と同様にした。結果を表1に示す。
アルミ片除去処理を1000g/Lリン酸溶液と200g/L硫酸溶液とからなる混酸溶液に80℃で0.5分間浸漬する処理に変更した以外は実施例1と同様にした。結果を表1に示す。
アルミ片除去処理を1000g/Lリン酸溶液と50g/L硝酸溶液とからなる混酸溶液に80℃で0.5分間浸漬する処理に変更した以外は実施例1と同様にした。結果を表1に示す。
アルミ片除去処理を超音波洗浄機により出力100W、周波数40kHzで、水中で3分間処理した以外は実施例1と同様にした。結果を表1に示す。
実施例1の前処理および本処理をしたのみでアルミ片除去処理を行うことなくアルミ試験片(比較例1のアルミ形状体)を作製し、実施例1の場合と同様の評価を実施した。結果を表1に示す。
本処理を25℃で4分間浸漬するエッチング処理に変更した以外は実施例1と同様にした。結果を表1に示す。
実施例1の前処理後、表2に示す組成の水溶液を用いて25℃、80秒間浸漬するエッチング処理をした後、水洗した。次に25℃の3wt%水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬して30秒間搖動するアルミ片除去処理をした後、水洗し、乾燥した。その後、実施例1の場合と同様の評価を実施した。結果を表1に示す。
Claims (10)
- ハロゲンイオンを0.5グラム/リットル(g/L)以上300g/L以下の濃度範囲内で含む酸濃度0.1重量%以上80重量%以下の酸水溶液を用い、処理温度30〜80℃の条件でアルミニウム合金材の表面をエッチング処理して、前記アルミニウム合金材の表面の一部又は全面に凹凸部に起因した複数の凹状部を形成すると共に、これらの凹状部のうちの一部又は全部において、凹状部の開口縁部の一部分又は全体から開口幅方向中心に向けて雪庇状に突き出した突出部を形成し、次いで、アルカリ溶液を用いたアルカリ処理、酸溶液を用いた酸処理、及び超音波を用いた超音波処理から選ばれた1つ又は2つ以上のアルミ片除去処理を行って前記突出部の一部をアルミ片として除去することにより形成されるアルミニウム合金製のアルミ形状体であり、そのアルミ形状体の厚さ方向断面において、空間側からアルミ形状体の凹凸部に向けて厚さ方向に延びる多数の観察ラインを互いに0.1μmの間隔で引いた際に、前記雪庇状の突出部に基づいて空間−アルミ−空間を通過する前記観察ラインが、1観察断面(100μm幅)当たり150本以上800本以下であることを特徴とするアルミ・樹脂射出一体成形品製造用のアルミ形状体。
- 前記アルミ形状体は、その表面の性状が、JISZ 0237に準拠し、2kgのローラーを用いて2kgの荷重下に行った粘着テープ・粘着シート試験法において、テープに付着したアルミ片の付着量が100μg/cm2以下であって、テープに付着したアルミ片のサイズがその最大値で50μm以下であることを特徴とする請求項1記載のアルミ・樹脂射出一体成形品製造用のアルミ形状体。
- 請求項1又は2に記載されたアルミニウム合金製のアルミ形状体と、このアルミ形状体の一表面に熱可塑性樹脂を射出成形して突合せ状態に接合された樹脂成形体とを有することを特徴とするアルミ・樹脂射出一体成形品。
- 前記アルミ・樹脂形一体成形品は、その樹脂側からアルミ形状体側に向けて厚さ方向に延びる多数の観察ラインを互いに0.1μmの間隔で引いた際に、樹脂−アルミ−樹脂からなる積層部を通過する前記観察ラインについて、1観察断面(100μm幅)当たりの積層部存在比率が15%以上80%以下であることを特徴とする請求項3に記載のアルミ・樹脂射出一体成形品。
- ハロゲンイオンを0.5グラム/リットル(g/L)以上300g/L以下の濃度範囲内で含む酸濃度0.1重量%以上80重量%以下の酸水溶液を用い、処理温度30〜80℃の条件でアルミニウム合金材の表面をエッチング処理して、前記アルミニウム合金材の表面の一部又は全面に凹凸部に起因した複数の凹状部を形成すると共に、これらの凹状部のうちの一部又は全部において、凹状部の開口縁部の一部分又は全体から開口幅方向中心に向けて雪庇状に突き出した突出部を形成し、次いで、アルカリ溶液を用いたアルカリ処理、酸溶液を用いた酸処理及び超音波を用いた超音波処理から選ばれた1つ又は2つ以上のアルミ片除去処理を行って前記突出部の一部をアルミ片として除去することにより、前記アルミニウム合金材の厚さ方向断面において、空間側からアルミニウム合金材の凹凸部に向けて厚さ方向に延びる多数の観察ラインを互いに0.1μmの間隔で引いた際に、前記雪庇状の突出部に基づいて空間−アルミ−空間を通過する前記観察ラインが、1観察断面(100μm幅)当たり150本以上800本以下であるアルミ形状体を製造することを特徴とするアルミ・樹脂射出一体成形品製造用のアルミ形状体の製造方法。
- 前記アルミ形状体は、その表面の性状が、JISZ 0237に準拠し、2kgのローラーを用いて2kgの荷重下に行った粘着テープ・粘着シート試験法において、テープに付着したアルミ片の付着量が100μg/cm2以下であって、テープに付着したアルミ片のサイズがその最大値で50μm以下であることを特徴とする請求項5に記載のアルミ・樹脂射出一体成形品製造用のアルミ形状体の製造方法。
- アルカリ処理は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、及び水酸化カルシウムから選ばれた少なくとも1種以上のアルカリを含む濃度1〜100g/Lのアルカリ水溶液を用いて行われることを特徴とする請求項5又は6に記載のアルミ・樹脂射出一体成形品製造用のアルミ形状体の製造方法。
- 酸処理は、リン酸、塩酸、クロム酸、ケイ酸、酢酸、硝酸、シュウ酸、フッ酸、及び硫酸から選ばれた少なくとも1種以上の酸を含む濃度1〜1500g/Lの酸水溶液を用いて行われることを特徴とする請求項5又は6に記載のアルミ・樹脂射出一体成形品製造用のアルミ形状体の製造方法。
- 超音波処理は、周波数が20〜1000kHzの超音波により、処理温度0〜80℃の条件下で行われることを特徴とする請求項5又は6に記載のアルミ・樹脂射出一体成形品製造用のアルミ形状体の製造方法。
- 請求項5〜9のいずれかに記載の方法によりアルミニウム合金製のアルミ形状体を製造し、次いで、このアルミ形状体の一表面に熱可塑性樹脂を射出成形して樹脂成形体を突合せ状態に結合させて射出一体成形品を製造することを特徴とするアルミ・樹脂射出一体成形品の製造方法。
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