JP5744361B1 - 複合成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

例えば一の成形品（樹脂成形品）の樹脂の融点が他の成形品の成形温度よりも低い場合であっても、その一方の樹脂成形品と他の成形品とを十分に接合させることができるようにする。本発明に係る溝付き樹脂成形品は、無機充填剤１１を含有し、その無機充填剤１１が露出された微小溝１２が当該樹脂成形品の表面１０ａに複数、微小溝１２の間に位置する山１３と微小溝１２との表面１０ａにおける幅が１：１．５〜５の比率（Ｗ１３：Ｗ１２）で形成されてなる。そして、複合成形品１は、このような溝付き樹脂成形品の表面１０ａを接触面として、他の成形品２０が隣接して配置されてなる。

Description

本発明は、溝付き樹脂成形品、その溝付き樹脂成形品を用いた複合成形品、並びにその複合成形品の製造方法に関する。

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。また、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。

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は、例えば、次のようなものが提案されている。すなわち、特許文献１には、一方の成形品を構成する樹脂にガラスファイバー等の充填剤を混入して成形し、他方の成形品を構成する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、その他方の樹脂を接着する面に他方の樹脂を接して充填、成形して、接着させる方法が提案されている。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、表面にナノ構造を形成し、その後、その表面に他方の樹脂成形品を接して充填、成形して、一体化させる方法が提案されている。

特開平０１−１２６３３９号公報 特開２０１１−５２９４０４号公報

また、無機充填剤を含有した樹脂成形品（１次樹脂成形品）の表面に微小溝を形成して無機充填剤を露出させ、その微小溝内に２次成形品を構成する材料を流し入れることで一体化させて、強度を向上させた複合成形品を製造する方法も研究されている。

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てさらなる改良の余地がある。また、例えば、上述したように一の成形品の表面に微小溝を形成させた場合でも、その一の成形品を構成する樹脂の融点が他の成形品を構成する材料の成形温度又は融点よりも低い場合においては、一の成形品の表面に他の成形品の材料（溶融物）を流し込む際に微小溝が溶融して破損してしまい、その微小溝に他の成形品の溶融物が十分に入り込まず、高い強度で接合することができないことがある。

本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、例えば一の成形品（樹脂成形品）の樹脂の融点が他の成形品の成形温度又は融点よりも低い場合でも、その一方の樹脂成形品と他の成形品とを十分に接合させることができるようにすることを目的とする。

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、一方の樹脂成形品について、無機充填剤を含有する樹脂成形品の樹脂を一部除去して、無機充填剤が露出される微小溝を、樹脂成形品の表面に複数、かつ、その溝幅を広くとるように形成することを見出した。これにより、その溝付き樹脂成形品（一の成形品）を構成する樹脂の融点が、他の成形品を構成する材料の成形温度又は融点よりも低い場合であっても、その微小溝に他の成形品の材料の溶融物を十分に有効に流し入れて、無機充填剤によるアンカー効果を効果的に発揮させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、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微小溝が当該樹脂成形品の表面に複数、該微小溝の間に位置する山部と該微小溝との前記表面における幅が１：１．５〜５の比率で形成されてなる溝付き樹脂成形品である。

（２）また本発明は、（１）の発明において、前記無機充填剤が前記微小溝の側壁から突出して露出される溝付き樹脂成形品である。

（３）また本発明は、（１）又は（２）の発明において、前記表面において前記微小溝が格子状に形成されてなる溝付き樹脂成形品である。

（４）また本発明は、（１）乃至（３）のいずれかの発明において、前記無機充填剤は繊維状無機充填剤である溝付き樹脂成形品である。

（５）また本発明は、（１）乃至（４）のいずれかの発明において、前記溝はレーザ照射によって形成される溝付き樹脂成形品である。

（６）また本発明は、（１）乃至（５）のいずれかの発明において、前記微小溝を有する表面上に、当該溝付き樹脂成形品を構成する樹脂の融点よりも高い成形温度の材料からなる他の成形品を隣接して配置して複合成形品とするためのものである溝付き樹脂成形品である。

（７）また本発明は、複合成形品であって、（１）乃至（６）のいずれかの発明に係る溝付き樹脂成形品の前記表面上に、該溝付き樹脂成形品を構成する樹脂よりも融点が高い材料からなる他の成形品が隣接して配置されてなる複合成形品である。

（８）また本発明は、無機充填剤を含有する第１の樹脂成形品の表面上に、該第１の樹脂成形品を構成する樹脂の融点よりも高い成形温度からなる第２の成形品を隣接して配置して複合成形品とする複合成形品の製造方法であって、前記第１の樹脂成形品の前記第２の成形品が隣接する表面に、その側壁から前記無機充填剤が突出する微小溝を複数、該微小溝の間に位置する山部と該微小溝の溝部との該表面における幅が１：１．５〜５の比率となるように形成する溝形成工程と、前記微小溝が形成された前記第１の樹脂成形品の表面上に、前記第２の成形品を構成する材料の溶融物を流し込んで固化させて成形する成形工程とを有する複合成形品の製造方法である。

（９）また本発明は、（８）の発明において、前記成形工程が前記微小溝を有する面を接触面として前記第２の成形品を構成する材料を流し込んで射出成形により固化させて成形する工程である複合成形品の製造方法である。

本発明によれば、例えば一の成形品（樹脂成形品）の樹脂の融点が他の成形品の成形温度又は融点よりも低い場合であっても、その一方の樹脂成形品と他の成形品とを十分に接合させることができる。

溝付き樹脂成形品の拡大断面を模式的に示した図である。 複合成形品の拡大断面を模式的に示した図である。 表面に微小溝を形成させた溝付き樹脂成形品の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、（Ａ）は縞状に微小溝を形成したときの写真であり、（Ｂ）は格子状に微小溝を形成したときの写真である。 多重成形（インサート成形）によって複合成形品を得るときの工程を説明するための図である。 （Ａ）は実施例１にて製造した溝付き樹脂成形品のＳＥＭ写真であり、（Ｂ）は比較例１にて製造した溝付き樹脂成形品のＳＥＭ写真である。 （Ａ−１）及び（Ａ−２）は実施例１の複合成形品から２次成形品を引張り剥がした後の溝付き樹脂成形品のＳＥＭ写真であり、（Ｂ）は比較例１の複合成形品から２次成形品を引張り剥がした後の溝付き樹脂成形品のＳＥＭ写真である。 （Ａ）は実施例１の複合成形品の光学顕微鏡による断面写真であり、（Ｂ）は比較例１の複合成形品の光学顕微鏡による断面写真である。 比較例１に係る複合成形品の光学顕微鏡による断面写真である。

以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。

＜１．溝付き樹脂成形品＞
図１は、本実施の形態に係る溝付き樹脂成形品１０（単に「樹脂成形品」ともいう）の断面を模式的に示した図である。溝付き樹脂成形品１０は、無機充填剤１１を含有し、その無機充填剤１１が露出された微小溝１２（単に「溝」ともいう）が当該溝付き樹脂成形品１０の表面１０ａに複数形成されている。

そして、この溝付き樹脂成形品１０では、その表面１０ａに形成された複数の微小溝１２における幅Ｗ_１２（表面１０ａにおける幅）に関して、複数の微小溝１２の間に位置する山１３の幅Ｗ_１３とその微小溝１２の幅Ｗ_１２との比率（Ｗ_１３：Ｗ_１２）が１：１．５〜５となるように形成されてなることを特徴としている。

なお、詳しくは後述するが、図２に示すように、この樹脂成形品１０を用いた複合成形品１は、複数の微小溝１２が形成された樹脂成形品１０の表面１０ａを接触面として、他の成形品２０を溶着することで形成される。

（樹脂）
樹脂の種類としては、レーザ照射又は化学処理等の樹脂除去手段により微小溝１２を形成できるものであれば特に限定されない。例えば、レーザ照射により溝を形成できるものとして、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。

また、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。例えば、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。ここで、化学処理においては、溝を形成する部位に限定した化学処理を行い、そして化学処理による生成物を除去することが重要となる。

なお、樹脂としては、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）
無機充填剤１１は、溝付き樹脂成形品１０を構成する樹脂の一部を除去して微小溝１２を形成することで、その微小溝１２に露出するものであれば特に限定されない。この無機充填剤１１は、形成された微小溝１２の側壁１２ａから微小溝１２の空間内（溝内）に露出して、この溝付き樹脂成形品１０と他の成形品２０とで複合成形品１とする際に、それらの分離を抑制するアンカーの役割を果たす（図２参照）。また、このように無機充填剤１１を微小溝１２に露出させることで、無機充填剤１１そのものが複合成形品１から脱落することを防ぐことができる。

無機充填剤１１としては、特に限定されないが、ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカー繊維、ガラスフレーク、マイカ等を挙げることができる。

また、無機充填剤１１の長さは、その長手方向の長さが微小溝１２の短手方向（図１の断面図における幅方向）の長さよりも長いことが好ましい。言い換えると、微小溝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。例えば、形状が繊維状であれば、平均繊維長が微小溝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微小溝１２の短手方向の長さよりも長いことが好ましい。

本実施の形態においては、微小溝１２で露出する無機充填剤１１は、上述したように、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果たすものである。したがって、その役割を果たすにあたって、例えばレーザ照射部位と非照射部位とにより樹脂の一部が除去されることで形成される凹凸の山１３同士を、その微小溝１２に露出した無機充填剤１１によって架ける（ブリッジする）ようにすることが好ましい。そして、このように無機充填剤１１によって架けることができるようにする点で、その無機充填剤１１の形状は繊維状であることが好ましい。なお、樹脂に形成される凹凸において、その凹部が微小溝１２であり、複数の微小溝１２に挟まれた凸部が山１３となる。

無機充填剤１１の含有量は、特に限定されないが、樹脂１００重量部に対して５重量部以上８０重量部以下の範囲であることが好ましい。含有量が５重量部未満であると、無機充填剤１１が微小溝１２で露出したとしても、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。一方で、含有量が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）
なお、無機充填剤１１を含有する樹脂材料として、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）等が市販されている。

（微小溝）
微小溝１２は、樹脂成形品１０の表面１０ａに複数形成されたものであり、その側壁（側面）１２ａから無機充填剤１１が露出されている。この微小溝１２は、樹脂成形品１０を構成する樹脂の一部を除去することによって形成され、このように樹脂の一部を除去することによって、無機充填剤１１をその側壁１２ａから突出した状態で露出させることができる。

なお、図２に示すように、この溝付き樹脂成形品１０の微小溝１２を有する面（表面１０ａ）を接触面として他の成形品２０と一体化させて複合成形品１を製造するところ、この複合成形品１においては無機充填剤１１が露出されていない。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微小溝１２から無機充填剤１１が露出していれば、「微小溝１２において無機充填剤１１が露出されている」ものとする。

微小溝１２の長手方向（図１の断面図における奥側に向かう方向）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で形成される凹凸の山１３同士の間に無機充填剤１１を好適に架けることができない可能性がある。すると、無機充填剤１１が溝付き樹脂成形品１０から脱落しやすくなり、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可能性がある。したがって、図１の断面図に示されるように、微小溝１２の長手方向が無機充填剤１１の長手方向と異なるように樹脂に対してレーザ照射等を行って微小溝１２を形成することが好ましい。

ところで、微小溝が形成された溝付きの一の樹脂成形品（説明便宜上「一の樹脂成形品５０」とする）においては、その微小溝（説明便宜上「微小溝５１」とする）が形成された面に対して、他の成形品（説明便宜上「他の成形品６０」とする）を溶着させて一体化することで、複合成形品（説明便宜上「複合成形品７０」とする）を製造する。このとき、一の樹脂成形品５０を構成する樹脂として、その融点が、他の成形品６０を構成する樹脂等の材料の融点、より詳しくはその他の成形品６０の成形温度よりも低い樹脂材料を用いる場合がある。このような場合、溝付きの一の樹脂成形品５０に対して他の成形品６０を溶かして充填（成形）する際に、その一の樹脂成形品５０が高い成形温度により溶融してしまい、その表面に形成された微小溝５１の壁が倒れるようにして押し流されて破損してしまうことがある。このようになると、その微小溝５１に無機充填剤を露出させても、その微小溝５１に他の成形品６０を構成する材料の溶融物が十分に入らず、無機充填剤を介したアンカー効果が十分に得られなくなる。

そこで、本実施の形態では、溝付き樹脂成形品１０に形成する微小溝１２において、溝付き樹脂成形品１０の表面１０ａにおける微小溝１２の幅Ｗ_１２を所定の範囲に制御する。具体的には、複数の微小溝１２の間に位置する山１３の幅Ｗ_１３とその微小溝１２の幅Ｗ_１２との比率（Ｗ_１３：Ｗ_１２）が１：１．５〜５となるように、微小溝１２の溝幅を広くとるようにする。

ここで、幅Ｗ_１２、幅Ｗ_１３は、溝付き樹脂成形品１０の表面１０ａにおける幅をいい、微小溝１２の幅（溝幅）Ｗ_１２は、図１の点線Ｘで示すように、当該溝１２の開口部であって、山１３の表面（表面１０ａ）の延長線（面一）上における溝部の幅をいう。

図３（Ａ）に、その表面１０ａに微小溝１２を形成させた溝付き樹脂成形品１０の電子顕微鏡写真を示す。この図３（Ａ）に示すように、溝付き樹脂成形品１０では、微小溝１２の幅（溝幅）を広くとり、Ｗ_１３：Ｗ_１２で表される比率で１：１．５〜５となるようする。溝付き樹脂成形品１０では、このように微小溝１２の溝幅を広くとることで、その樹脂の融点が他の成形品２０の成形温度又は他の成形品２０を構成する材料の融点よりも低い場合であっても、他の成形品２０を構成する材料を流し込ませるのに十分な空間を形成することができる。これにより、樹脂成形品１０の微小溝１２が溶融して埋まってしまう前に、他の成形品２０を構成する材料をその微小溝１２に確実に流し込ませることができ、微小溝１２から露出させた無機充填剤１１を介したアンカー効果を発揮させて、他の成形品２０を強固に密接（接合）させることができる。

具体例を挙げると、樹脂成形品１０の表面１０ａにおいて、微小溝１２と山１３とのそれぞれ１つずつを１セット（ピッチ）とし、その１ピッチが２００μｍであったとき、例えば、山１３の幅Ｗ_１３を８０μｍとし、微小溝１２の幅Ｗ_１２を１２０μｍとすることができる（なお、この場合、Ｗ_１３：Ｗ_１２＝１：１．５となる。）。また、２００μｍのピッチにおいて、例えば、山１３の幅Ｗ_１３を３３．３μｍとし、微小溝１２の幅Ｗ_１２を１６６．７μｍとすることができる（なお、この場合、およそＷ_１３：Ｗ_１２＝１：５となる。）。

また、微小溝１２と山１３との１ピッチが３００μｍであったときには、例えば、山１３の幅Ｗ_１３を１２０μｍとし、微小溝１２の幅Ｗ_１２を１８０μｍとすることができる（なお、この場合、Ｗ_１３：Ｗ_１２＝１：１．５となる。）。また、３００μｍのピッチにおいて、山１３の幅Ｗ_１３を５０μｍとし、微小溝１２の幅Ｗ_１２を２５０μｍとすることができる（なお、この場合、Ｗ_１３：Ｗ_１２＝１：５となる。）。

なお、これらの具体例は、あくまでも例示であってこれに限られるものではなく、Ｗ_１３：Ｗ_１２＝１：１．５〜５の範囲であれば、微小溝１２と山１３とからなるピッチの大きさに応じて適宜決定することができる。しかしながら、アンカー効果を好適に得ることを考慮すると、微小溝１２と山１３とのそれぞれ１つずつを１セットとするピッチの幅は、１００μｍ以上５００μ以下であることが好ましく、２００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。ピッチの幅が狭すぎると、無機充填剤１１が微小溝１２の側面から露出されず、無機充填剤１１によるアンカー効果を好適に得られない可能性がある。ピッチの幅が広すぎると、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可能性がある。

溝付き樹脂成形品１０の表面１０ａにおける微小溝１２の幅Ｗ_１２に関して、山１３の幅Ｗ_１３に対して微小溝１２の幅Ｗ_１２が１．５倍未満であると、他の成形品２０の溶着時に溝付き樹脂成形品１０が溶融し、その樹脂成形品１０に形成させた微小溝１２の壁が倒れて破損が生じる。一方で、山１３の幅Ｗ_１３に対して微小溝１２の幅Ｗ_１２が５倍を超えると、無機充填剤１１によるアンカーの役割が十分に果たされず、複合成形品１に外力が加わることで他の成形品２０が破壊する可能性がある。

また、微小溝１２の幅Ｗ_１２に関しては、「Ｗ_１３：Ｗ_１２」で表される比率で１：２〜４となる幅Ｗ１２となるように微小溝１２を設けることが、より好ましい。これにより、より効果的に、溝付き樹脂成形品１０の微小溝１２への他の成形品２０を構成する溶融物の流し込みを可能にし、アンカー効果を一層に高めて接合強度の高い樹脂成形品１０とすることができる。

ここで、微小溝１２は、樹脂成形品１０の表面１０ａにおいて、図３（Ａ）に示したような縞状に形成されてもよく、また、図３（Ｂ）に示すように、微小溝１２が交差する格子状に形成されてもよい。微小溝１２を格子状に形成する場合には、微小溝１２の長手方向が無機充填剤１１の長手方向とは異なる斜格子状に形成することもできる。図３（Ｂ）に示すように、微小溝１２を格子状に形成することで、より確実に他の成形品２０を構成する材料の溶融物を微小溝１２に流し込ませることができる。

微小溝１２を格子状に形成する場合、その表面１０ａにおける微小溝１２の幅Ｗ_１２と山１３の幅Ｗ_１３については、格子形状を形成する微小溝１２の一方の長手方向（例えば図３中のｘ軸方向）を見たときに、その微小溝１２と山１３の幅がＷ_１３：Ｗ_１２＝１：１．５〜５の関係を満たしていればよい。また、微小溝１２の他方の長手方向（例えば図３中のｙ軸方向）を見たときに、その微小溝１２と山１３の幅がＷ_１３：Ｗ_１２＝１：１．５〜５の関係を満たしていればよい。

なお、このように微小溝１２を格子状としたときに、微小溝１２の一方の長手方向（ｘ軸）及び他方の長手方向（ｙ軸）における微小溝１２と山１３の幅の比率は、それぞれがＷ_１３：Ｗ_１２＝１：１．５〜５の関係を満たしていれば、同じ比率であっても、異なる比率であってもよい。

微小溝１２の深さＤは、その微小溝１２の短手方向の長さ（すなわち微小溝１２の幅Ｗ_１２）の１／２以上であることが好ましい。深さＤが微小溝１２の幅Ｗ_１２の１／２未満であると、他の成形品２０と接合させて複合成形品１を形成する際に、微小溝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が生じず、溝付き樹脂成形品１０と他の成形品２０とを強固に密接させることができない可能性がある。

＜２．溝付き樹脂成形品の製造方法＞
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照射や化学処理等を行って樹脂を部分的に除去し、その樹脂成形品の表面１０ａに複数の微小溝１２を形成することによって得られる。溝付き樹脂成形品１０では、このようにして樹脂成形品の表面１０ａを部分的に除去して微小溝１２を形成することで、樹脂成形品内に含まれる無機充填剤１１が微小溝１２の側壁１２ａから露出される。

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微小溝１２を形成しないと、無機充填剤１１が十分に露出しなかったり、設定通りの幅Ｗ_１２や深さＤの微小溝１２を形成することが困難になるため、複数回に分けて行うことが好ましい。

本実施の形態においては、その微小溝１２の形成に際して、溝付き樹脂成形品１０の表面１０ａにおける幅Ｗ_１２が、複数の微小溝１２の間に位置する山１３の幅Ｗ_１３とその微小溝１２の幅Ｗ_１２との比率（Ｗ_１３：Ｗ_１２）で１：１．５〜５となるようする。

本実施の形態においては、このようにして幅Ｗ_１２を広くした微小溝１２を形成することで、その樹脂成形品１０を構成する樹脂の融点が他の成形品２０の成形温度又は融点よりも低い場合であっても、その樹脂成形品１０の微小溝１２が溶融して埋まってしまう前に、他の成形品２０を構成する樹脂をその微小溝１２に流し込むことが可能となる。これにより、無機充填剤１１によるアンカー効果を効果的に生じさせることができ、樹脂成形品１０に対して他の成形品２０を十分に接合させることができる。

ここで、レーザ照射により微小溝１２を形成するに際して、無機充填剤１１としてのガラス繊維等は、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ガラス繊維等に当たることよって吸収されるエネルギーの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。

また、レーザ光透過性の低い無機充填剤１１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、樹脂成形品１０の表面１０ａに対して垂直以外の方向から行うことが好ましい。

一方で、化学処理による微小溝１２の形成においては、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、微小溝を設ける場所を酸で分解除去することで溝を形成することができる。また、有機溶剤に溶けやすい非結晶性樹脂成形品では、予め成形品の表面に微小溝を設ける場所以外をマスキングした後、有機溶剤で溶解除去することで溝を形成することができる。

＜３．複合成形品＞
図２は、本実施の形態に係る複合成形品１の拡大断面の模式図である。図２に示すように、複合成形品１では、溝付き樹脂成形品１０の微小溝１２を有する面（表面１０ａ）を接触面として、その面上に他の成形品２０が隣接して配置されている。

微小溝１２の内部における他の成形品２０の態様としては、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に、微小溝１２の内部において、他の成形品２０が無機充填剤１１を囲むように配置されることが好ましい。

（他の成形品）
ここで、他の成形品２０としては、未硬化状態の場合に、無機充填剤１１が露出された樹脂成形品１０の微小溝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はなく、例えば、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）、熱可塑性樹脂等を挙げることができる。また、上述したような樹脂に限られず、ゴム、接着剤、金属等であってもよい。

本実施の形態においては、他の成形品２０の成形温度、すなわち他の成形品２０を構成する材料の溶融物を溝付き樹脂成形品１０の微小溝１２が形成された表面１０ａに流し込む際の温度が、溝付き樹脂成形品１０を構成する樹脂の融点よりも高い場合（又は他の成形品２０の融点が樹脂成形品１０の融点より高い場合）であっても、溝付き樹脂成形品１０に形成した微小溝１２に対して、その溶融物を確実に流し込ませることができる。つまり、溝付き樹脂成形品１０に形成した複数の微小溝１２の幅Ｗ_１２を広くとり、その微小溝１２の間に位置する山１３の幅Ｗ_１３との関係でＷ_１３：Ｗ_１２＝１：１．５〜５を満たすようにすることで、微小溝１２が溶融して埋まってしまう前に、他の成形品２０を構成する材料をその微小溝１２に流し込ませるのに十分な空間を形成することができる。これにより、微小溝１２から露出させた無機充填剤１１を介したアンカー効果を効果的に発揮させることができ、他の成形品２０を有効に接合させることができる。

例えば、溝付き樹脂成形品１０と他の成形品２０の材料の組み合わせとして、溝付き樹脂成形品１０を構成する材料がポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）であった場合に、そのＰＰＳの融点よりも、成型温度又は融点が高い、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等で構成された他の成形品２０の組み合わせを挙げることができる。

＜４．複合成形品の製造方法＞
複合成形品１は、上述したように、溝付き樹脂成形品１０の微小溝１２を有する面（表面１０ａ）を接触面として、その面上に他の成形品２０が隣接して配置されている。この複合成形品１は、例えば、多重成形（インサート成形）により得ることができる。

以下、多重成形により複合成形品１を製造する方法について詳細に説明する。ここでは、他の成形品を構成する材料として硬化性樹脂等の樹脂を用いる場合を例とする。

（多重成形による複合成形品の製造）
図４は、多重成形によって複合成形品１を得る方法を説明するための概略図である。図４に示すように、先ず、１次樹脂を１次成形して、溝付き樹脂成形品１０の予備体１０’を作製する（図４（１））。

続いて、予備体１０’の表面１０ａ’の一部に対し、樹脂の部分的除去を行い、その表面１０ａ’において微小溝１２を複数形成する（図４（２））。これにより、溝付き樹脂成形品１０を作製する。このとき、本実施の形態においては、形成された複数の微小溝１２の幅Ｗ_１２が、その微小溝１２の間に位置するようになる山１３の幅Ｗ_１３とその微小溝１２の幅Ｗ_１２との比率（Ｗ_１３：Ｗ_１２）で１：１．５〜５となるように微小溝１２を形成する。

続いて、図４（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、微小溝１２を有する表面１０ａ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（溶融物））を流し込んで挿入（射出注入）し、これを硬化させる。

ここで、溝付き樹脂成形品の表面１０ａに対する２次樹脂（溶融物）の流動方向としては、特に限定されるものではないが、溝付き樹脂成形品１０に形成された微小溝１２の長手方向に平行となるように流動させて流し込むことが好ましい。微小溝１２の長手方向に対して直交する方向に２次樹脂を流動させると、その２次樹脂の流動によって微小溝１２の壁が倒れやすくなり、溝が埋まってしまう可能性が高くなる。これに対して、微小溝１２の長手方向に平行となるように２次樹脂を流動させることで、微小溝１２が溶融して破損してしまうことを抑制することができ、より効果的に微小溝１２内に２次樹脂を流し込むことができる。

以上のような工程を経ることによって、多重成形により硬化性樹脂（他の成形品２０）との複合成形品１を得ることができる。なお、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。

以下、本発明についての実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、下記の実施例及び比較例では、各例について３サンプル（例えば実施例１の条件では、実施例１−１〜１−３の３サンプル）を製造し、それぞれについて下記表１に示すように破壊荷重（Ｎ）を測定した。

≪溝付き樹脂成形品及び複合成形品の製造≫
［実施例１］
・溝付き樹脂成形品の製造
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）（融点：約２８０℃）を用い、下記の条件で射出成形して射出成形品（樹脂成形品，１次成形品）を得た。
（ジュラファイドＰＰＳ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／ｃｍ^２）

得られた樹脂成形品に対して、下記表１に示すような条件で、その樹脂成形品の表面にレーザ照射により微小溝を複数形成した。なお、微小溝の深さは１００μｍとした。ここで、表１において、「ピッチ」とは、樹脂成形品の表面における微小溝の溝部の幅とその溝部に隣接する一方の側の山部の幅とを合わせた値をいう。また、「Ｗ_１３：Ｗ_１２」は、微小溝の溝部の幅Ｗ_１２、山部の幅Ｗ_１３としたときの山部（凸部）と溝部（凹部）の幅の比率である。また、「表面における微小溝形状」とは、樹脂成形品の表面における微小溝の形状であって、図３（Ａ）に示したような“横縞”、又は、図３（Ｂ）に示したような“斜格子”であることを示す。

すなわち、実施例１では、樹脂成形品に対して、２００μｍのピッチで、Ｗ_１３：Ｗ_１２＝４０μｍ：１６０μｍ（１：４）とした横縞状の微小溝を形成し、これにより、溝付き樹脂成形品を得た。

なお、レーザ照射処理の条件は、以下のようにした。
（微小溝形成におけるレーザ照射の条件）
発振波長：１．０６４μｍ
最大定格出力：１３Ｗ（平均）
レーザ出力：４５％
走査速度：１０００ｍｍ／ｓｅｃ
周波数：４０ｋＨｚ
重ね書き：４０回
※３０μｍピッチで３回描写
※２３０℃×３ｈｒの予備加熱あり

・複合成形品の製造
次に、上述のようにして得られた溝付き樹脂成形品（１次成形品）について、レーザ照射により形成された微小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、他の成形品（２次成形品）に係る材料としてＬＣＰ（ベクトラＬＣＰ Ｅ１３０ｉ，ポリプラスチックス社製）を用いて下記の条件を射出成形し、複合成形品を得た。
（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（成形温度）：３８０℃
金型温度：６０℃
射出速度：２００ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：５０ＭＰａ（５００ｋｇ／ｃｍ^２）

［実施例２］
実施例２では、溝付き樹脂成形品の製造において、樹脂成形品の表面における微小溝の形状を斜格子形状としたこと以外は、実施例１と同様にして溝付き樹脂成形品を製造し、得られた溝付き樹脂成形品に基づいて複合成形品を製造した。

［実施例３］
実施例３では、溝付き樹脂成形品の製造において、３００μｍのピッチで、Ｗ_１３：Ｗ_１２＝９０μｍ：２１０μｍ（１：２．３）とした横縞状の微小溝を形成したこと以外は、実施例１と同様にして溝付き樹脂成形品を製造し、得られた溝付き樹脂成形品に基づいて複合成形品を製造した。

［実施例４］
実施例４では、溝付き樹脂成形品の製造において、樹脂成形品の表面における微小溝の形状を斜格子形状としたこと以外は、実施例３と同様にして溝付き樹脂成形品を製造し、得られた溝付き樹脂成形品に基づいて複合成形品を製造した。

［比較例１］
比較例１では、溝付き樹脂成形品を製造において、２００μｍのピッチで、Ｗ_１３：Ｗ_１２＝１００μｍ：１００μｍ（１：１）とした横縞状の微小溝を形成したこと以外は、実施例１と同様にして溝付き樹脂成形品を製造し、得られた溝付き樹脂成形品に基づいて複合成形品を製造した。

［比較例２］
比較例２では、溝付き樹脂成形品を製造において、２００μｍのピッチで、Ｗ_１３：Ｗ_１２＝１００μｍ：１００μｍ（１：１）とした斜格子形状の微小溝を形成したこと以外は、実施例１と同様にして溝付き樹脂成形品を製造し、得られた溝付き樹脂成形品に基づいて複合成形品を製造した。

≪評価≫
＜溝付き樹脂成形品の拡大観察＞
実施例１、比較例１に係る溝付き樹脂成形品（１次成形品）について、微小溝を有する面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で拡大観察した。図５（Ａ）は、実施例１にて製造した溝付き樹脂成形品のＳＥＭ写真である。図５（Ｂ）は、比較例１にて製造した溝付き樹脂成形品のＳＥＭ写真である。なお、倍率はそれぞれ２００倍とした。

図５（Ａ）のＳＥＭ写真から分かるように、実施例１では、溝幅を広くとった（Ｗ_１３：Ｗ_１２＝１：４）微小溝を有する樹脂成形品とした。一方で、図５（Ｂ）のＳＥＭ写真に示すように、比較例１では、溝部と山部との幅を１：１とした微小溝を有する樹脂成形品とした。

＜複合成形品から他の成形品（２次成形品）引張り剥がし後の拡大観察＞
実施例１、比較例１に係る複合成形品について、その複合成形品から２次成形品（ＬＣＰ）を引張り剥がしたときの溝付き樹脂成形品（１次成形品）の表面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で拡大観察した。図６（Ａ−１）（倍率２００倍）及び図６（Ａ−２）（倍率５０倍）は、実施例１の複合成形品から２次成形品を引張り剥がした後の溝付き樹脂成形品のＳＥＭ写真である。図６（Ｂ）（倍率２００倍）は、比較例１の複合成形品から２次成形品を引張り剥がした後の溝付き樹脂成形品のＳＥＭ写真である。

図６（Ａ−１）及び（Ａ−２）のＳＥＭ写真から、実施例１の複合成形品では、２次成形品を引張り剥がすと、溝付き樹脂成形品の微小溝が形成された部位に、微小溝の形状と同様に縞状にＬＣＰが残っている様子が分かる。このことは、つまり、溝付き樹脂成形品の微小溝に２次成形品（ＬＣＰ）の溶融物が有効に流れ込み、その微小溝に露出したガラス繊維によるアンカー効果によって、２次成形品が溝付き樹脂成形品に十分に接合していたといえる。

一方で、図６（Ｂ）のＳＥＭ写真から分かるように、比較例１の複合成形品では、２次成形品を引張り剥がした様子において、微小溝が形成された部位にはＬＣＰが全く残っておらず、溝部ではない樹脂成形品の表面の一部に引っ掛かって残存しているだけであった。つまり、この複合成形品では、２次成形品が十分に接合していなかったといえる。これは、溝付き樹脂成形品を構成する樹脂であるＰＰＳの融点よりも高い成形温度でＬＣＰを射出成形したことにより、その成形時に溝付き樹脂成形品の微小溝が溶融して破損し、その結果、その溝部にＬＣＰの溶融物が流れ込まなかったためと考えられる。なお、この比較例１の複合成形品では、２次成形品を引張り剥がす際にも、試験者の手で非常に容易に剥がれてしまった（後述する破壊荷重（Ｎ）の結果を参照。）。

＜複合成形品の断面の拡大観察＞
実施例１、比較例１に係る複合成形品の断面を光学顕微鏡で拡大観察した。図７（Ａ）は、実施例１の複合成形品の断面写真である。図７（Ｂ）は、比較例１の複合成形品の断面写真である。なお、図７において、断面写真の下側の層が溝付き樹脂成形品であるＰＰＳであり、上側の層が２次成形品であるＬＣＰである。

図７（Ａ）の断面写真から、実施例１の複合成形品では、溝付き樹脂成形品（１次成形品）に形成した微小溝の内部に、２次成形品であるＬＣＰがしっかりと入っていることが明確に分かる。一方で、図７（Ｂ）の断面写真から分かるように、比較例１の複合成形品では、２次成形品の成形時に微小溝が溶融して破損してしまい、１次成形品（ＰＰＳ）と２次成形品（ＬＣＰ）とが略水平の面で接触している。つまり、ＬＣＰがＰＰＳに形成させた微小溝内に入り込む前に、その微小溝が溶融して破損してしまったことが分かる。

また図８に、比較例１に係る複合成形品の光学顕微鏡による別の断面写真を示す。この図８の断面写真から分かるように、比較例１に係る複合成形品では、二次成形品であるＬＣＰの流動に伴って（図中の矢印で示す流動方向に沿って）、溝付き樹脂成形品の表面に形成した微小溝の壁が溶融して倒れ、微小溝が塞がれていく様子が見て取れる。また、その微小溝が溶融していくのに伴い、ＰＰＳとＬＣＰとが混ざり合ってしまっていることが分かる。このようになると、図７（Ｂ）に示したように、その微小溝内に十分な量のＬＣＰが入り込まなくなる。

＜接合強度の評価（破壊荷重の測定）＞
実施例及び比較例にて得られた複合成形品の接合強度（１次成形品と２次成形品との接合強度）を評価するために、それらの破壊荷重（引張り破壊荷重）（Ｎ）を測定した。破壊荷重に基づく接合強度の測定は、測定機器としてテンシロンＵＴＡ−５０ｋＮ（オリエンテック社製）を使用して、クロスヘッド速度を１ｍｍ／分とし、複合成形品（１２０ｍｍ長さ、２０ｍｍ幅、２ｍｍ厚み）を引張り剥がすことで行った。下記表１に、その破壊荷重（Ｎ）の測定結果を、溝付き樹脂成形品の微小溝の形成条件と併せて示す。

なお、上述したように、実施例及び比較例では、各例について３サンプル（例えば実施例１の条件では、実施例１−１〜１−３の３サンプル）を製造し、それぞれについて下記表１に示すように破壊荷重（Ｎ）を測定した。

表１に示す結果から分かるように、実施例１〜４に係る複合成形品では、破壊荷重が平均で１２５Ｎ以上となり、十分な接合強度を有することが確認された。その中でも、微小溝を斜格子状に形成した実施例２及び実施例４では、すべてのサンプルにおいて、破壊形態が剥離破壊ではなく母材破壊となり、より高い接合強度が得られることが分かった。

一方で、微小溝の溝幅を広くせず、Ｗ_１３：Ｗ_１２＝１：１とした比較例１、２では、その微小溝の形状が縞状であっても格子状であっても、破壊荷重がおよそ３０〜４０Ｎ程度と、非常に低い接合強度であった。このことは、図７（Ｂ）や図８に示したように、２次成形品であるＬＣＰを流し込む際の成形温度がＰＰＳの融点よりも高いことから、ＬＣＰが流れ込む前にその微小溝が溶融して破損し、ＬＣＰが入り込む余地がなくなったことが原因であると考えられる。これにより、ガラス繊維によるアンカー効果が十分に発揮されずに、低い接合強度になってしまったと考えられる。

１ 複合成形品
１０ 溝付き樹脂成形品
１０ａ 溝付き樹脂成形品の表面
１１ 無機充填剤
１２ 微小溝
１２ａ 微小溝の側壁
１３ 山
２０ 他の成形品

Claims (4)

1. 無機充填剤を含有する第１の樹脂成形品の表面上に、該第１の樹脂成形品を構成する樹脂の融点よりも高い成形温度からなる第２の成形品を隣接して配置して複合成形品とする複合成形品の製造方法であって、
   前記第１の樹脂成形品の前記第２の成形品が隣接する表面に、その側壁から前記無機充填剤が突出する微小溝を複数、該微小溝の間に位置する山部と該微小溝の溝部との該表面における幅が１：１．５〜５の比率となるように形成する溝形成工程と、
   前記微小溝が形成された前記第１の樹脂成形品の表面上に、前記第２の成形品を構成する材料の溶融物を流し込んで固化させて成形する成形工程と
   を有する複合成形品の製造方法。
2. 前記成形工程は、前記微小溝を有する面を接触面として前記第２の成形品を構成する材料を流し込んで射出成形により固化させて成形する工程である、請求項１に記載の複合成形品の製造方法。
3. 前記無機充填剤が繊維状無機充填剤である、請求項１又は２に記載の複合成形品の製造方法。
4. 前記溝形成工程は、前記微小溝がレーザ照射によって形成される工程である、請求項１から３のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。