JP5788836B2 - Composite molded body and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は、金属成形体と樹脂成形体からなる複合成形体と、その製造方法に関する。 The present invention relates to a composite molded body composed of a metal molded body and a resin molded body, and a method for producing the same.
各種部品の軽量化の観点から、金属代替品として樹脂成形体が使用されているが、全ての金属部品を樹脂で代替することは難しい場合も多い。そのような場合には、金属成形体と樹脂成形体を接合一体化することで新たな複合部品を製造することが考えられる。
しかしながら、金属成形体と樹脂成形体を工業的に有利な方法で、かつ高い接合強度で接合一体化できる技術は実用化されていない。
From the viewpoint of reducing the weight of various parts, resin molded bodies are used as metal substitutes, but it is often difficult to substitute all metal parts with resin. In such a case, it is conceivable to manufacture a new composite part by joining and integrating the metal molded body and the resin molded body.
However, a technique capable of joining and integrating a metal molded body and a resin molded body with an industrially advantageous method with high bonding strength has not been put into practical use.
特許文献1には、金属表面に対して、一つの走査方向にレーザースキャニングする工程と、それにクロスする走査方向にレーザースキャニングする工程を含む、異種材料(樹脂)と接合するための金属表面のレーザー加工方法の発明が記載されている。
特許文献2には、特許文献1の発明において、さらに複数回重畳的にレーザースキャニングするレーザー加工方法の発明が開示されている。
Patent Document 2 discloses an invention of a laser processing method in which the laser scanning is performed in a superposed manner a plurality of times in the invention of
しかしながら、特許文献1、2の発明は、必ずクロスする2つの方向に対してレーザースキャンする必要があるため、加工時間が長く掛かりすぎるという点で改善の余地がある。
さらにクロス方向へのレーザースキャンにより十分な表面粗し処理ができることから、接合強度は高くできることが考えられるが、表面粗さ状態が均一にならず、金属と樹脂との接合部分の強度の方向性が安定しないおそれがあるという問題がある。
例えば、1つの接合体はX軸方向への剪断力や引張強度が最も高いが、他の接合体は、X軸方向とは異なるY軸方向への剪断力や引張強度が最も高く、さらに別の接合体は、X軸およびY軸方向とは異なるZ軸方向への剪断力や引張強度が最も高くなるという問題が発生するおそれがある。
製品によっては(例えば、一方向への回転体部品や一方向への往復運動部品)、特定方向への高い接合強度を有する金属と樹脂の複合体が求められる場合があるが、特許文献1、2の発明では前記の要望には十分に応えることができない。
However, since the inventions of
Furthermore, since sufficient surface roughening treatment can be performed by laser scanning in the cross direction, it is considered that the bonding strength can be increased, but the surface roughness state is not uniform, and the directionality of the strength of the bonded portion between the metal and the resin There is a problem that may not be stable.
For example, one joined body has the highest shearing force and tensile strength in the X-axis direction, while the other joined body has the highest shearing force and tensile strength in the Y-axis direction different from the X-axis direction. There is a possibility that the bonded body of the above may have the highest shearing force and tensile strength in the Z-axis direction different from the X-axis and Y-axis directions.
Depending on the product (for example, a rotating body part in one direction or a reciprocating part in one direction), a metal / resin composite having high bonding strength in a specific direction may be required. In the invention of 2, the above-mentioned demand cannot be sufficiently met.
また接合面が複雑な形状や幅の細い部分を含む形状のものである場合(例えば星形、三角形、ダンベル型)には、クロス方向にレーザースキャンする方法では、部分的に表面粗し処理が不均一になる結果、充分な接合強度が得られないことも考えられる。 In addition, when the joint surface has a complicated shape or a shape including a narrow portion (for example, a star shape, a triangle, or a dumbbell type), the surface is partially roughened by the laser scanning method in the cross direction. As a result of non-uniformity, it may be considered that sufficient bonding strength cannot be obtained.
特許文献3には、金属表面にレーザー光を照射して凹凸を形成し、凹凸形成部位に樹脂、ゴム等を射出成形する電気電子部品の製造方法が記載されている。
実施形態1〜3では、金属長尺コイル表面にレーザー照射して凹凸を形成することが記載されている。そして、段落番号10では、金属長尺コイル表面をストライプ状や梨地状に荒らすこと、段落番号19では、金属長尺コイル表面をストライプ状、点線状、波線状、ローレット状、梨地状に荒らすることが記載されている。
しかし、段落番号21、22の発明の効果に記載されているとおり、レーザー照射をする目的は、金属表面に微細で不規則な凹凸を形成し、それによりアンカー効果を高めるためである。特に処理対象が金属長尺コイルであることから、どのような凹凸を形成した場合でも、必然的に微細で不規則な凹凸になるものと考えられる。
よって、特許文献3の発明は、特許文献1、2の発明のようにクロス方向にレーザー照射して表面に微細な凹凸を形成する発明と同じ技術的思想を開示しているものである。
Patent Document 3 describes a method of manufacturing an electrical / electronic component in which a metal surface is irradiated with laser light to form irregularities, and a resin, rubber, or the like is injection-molded on the irregularity formation site.
In
However, as described in the effects of the inventions in paragraphs 21 and 22, the purpose of laser irradiation is to form fine irregular irregularities on the metal surface, thereby enhancing the anchor effect. In particular, since the object to be processed is a long metal coil, it is considered that any irregularities are inevitably formed into fine irregular irregularities.
Therefore, the invention of Patent Document 3 discloses the same technical idea as the invention of forming fine irregularities on the surface by laser irradiation in the cross direction as in
本発明は、接合強度がより高められている複合成形体を提供することを課題とする。
また本発明は、前記複合成形体の製造方法を提供することを他の課題とする。
An object of the present invention is to provide a composite molded body having a higher bonding strength.
Moreover, this invention makes it another subject to provide the manufacturing method of the said composite molded object.
本発明は、
金属成形体と樹脂成形体が接合された複合成形体であって、
前記金属成形体が、接合面となる平面に細孔および溝の少なくとも一方を有しているものであり、
前記細孔および溝の少なくとも一方が、前記平面に対して斜め方向にレーザー照射されて形成されたものであり、
前記複合成形体が、前記金属成形体が有している斜め方向の細孔および溝の少なくとも一方の内部に樹脂が入り込んだ状態で接合されている、複合成形体と、その製造方法を提供する。
The present invention
A composite molded body in which a metal molded body and a resin molded body are joined,
The metal molded body has at least one of pores and grooves in a plane serving as a bonding surface,
At least one of the pores and grooves is formed by laser irradiation in an oblique direction with respect to the plane,
Provided is a composite molded body in which the composite molded body is joined in a state in which a resin enters an inside of at least one of pores and grooves in an oblique direction of the metal molded body, and a method for manufacturing the same. .
また本発明は、
金属成形体と樹脂成形体が接合された複合成形体であって、
前記金属成形体が、接合面となる曲面に細孔および溝の少なくとも一方を有しているものであり、
前記細孔および溝の少なくとも一方が、前記曲面に対してレーザー照射されて形成されたものであり、
前記レーザー照射が、前記曲面に接触する平面に対して斜め方向になるようにレーザー照射されたものであり、
前記複合成形体が、前記金属成形体が有している斜め方向の細孔および溝の少なくとも一方の内部に樹脂が入り込んだ状態で接合されている、複合成形体と、その製造方法を提供する。
The present invention also provides
A composite molded body in which a metal molded body and a resin molded body are joined,
The metal molded body has at least one of pores and grooves on a curved surface serving as a joining surface,
At least one of the pores and grooves is formed by laser irradiation on the curved surface,
The laser irradiation is a laser irradiation so as to be in an oblique direction with respect to a plane contacting the curved surface,
Provided is a composite molded body in which the composite molded body is joined in a state in which a resin enters an inside of at least one of pores and grooves in an oblique direction of the metal molded body, and a method for manufacturing the same. .
本発明の複合成形体およびその製造方法によれば、金属成形体と樹脂成形体の接合強度を高めることができる。 According to the composite molded body and the manufacturing method thereof of the present invention, the bonding strength between the metal molded body and the resin molded body can be increased.
<複合成形体>
図1の複合成形体1は、金属成形体10と樹脂成形体20が接合されて一体化されたものである。
図1は、平板の金属成形体10と平板の樹脂成形体20からなる複合成形体1が示されているが、金属成形体10と樹脂成形体20の形状や大きさは、用途に応じて適宜選択されるものである。
<Composite molded body>
A composite molded
FIG. 1 shows a composite molded
複合成形体1で使用する金属成形体10は、図2(a)、図3(a)に示すように、接合面となる平面11(11a)に複数の細孔12を有しているものである。
接合面は、金属成形体10と樹脂成形体20が接触している面であり、細孔12を有していない面(図3(b)において、a1とa2で囲まれていない面)を含むものである。
平面11と平面11aは同一平面を示しているが、平面11は細孔12が形成されている範囲外の面(図3(b)において、a1とa2で囲まれていない面)であり、平面11aは細孔12が形成されている範囲内の面(図3(b)において、a1とa2で囲まれている四角形の面)である。
複数の細孔12は、図2(a)に示すように、平面11(11a)に対して斜め方向に穿孔されたものである。
金属成形体10と樹脂成形体20は、金属成形体10が有している斜め方向の細孔12内に樹脂が入り込んだ状態(樹脂侵入部30が存在した状態)で強固に接合されている。
細孔12は、細孔が連続した溝であってもよいし、細孔と溝の両方であってもよい。
As shown in FIGS. 2 (a) and 3 (a), the metal molded
The joint surface is a surface where the metal molded
Although the
As shown in FIG. 2A, the plurality of
The metal molded
The
複合成形体1で使用する金属成形体10は、図2(b)に示すように、接合面となる凹部平面11aに複数の細孔12を有しているものでもよい。
凹部平面11aは、全体が平面11から凹んだ平面である。
平面11は細孔12が形成されている範囲外の面(図3(b)において、a1とa2で囲まれていない面)であり、凹部平面11aは細孔12が形成されている範囲内の面(図3(b)において、a1とa2で囲まれている面)である。
複数の細孔12は、図2(b)に示すように、凹部平面11aに対して斜め方向に穿孔されたものである。
金属成形体10と樹脂成形体20は、金属成形体10が有している凹部平面11a内と斜め方向の細孔12内の両方に樹脂が入り込んだ状態(樹脂侵入部30が存在した状態)で強固に接合されている。
細孔12は、細孔が連続した溝であってもよいし、細孔と溝の両方であってもよい。
As shown in FIG. 2B, the metal molded
The concave
The
As shown in FIG. 2 (b), the plurality of
The metal molded
The
図1、図2に示す複合成形体1では、金属成形体10と樹脂成形体20は、それぞれの平面同士が接合一体化されているが、曲面同士が接合一体化されたものでもよい。
曲面同士が接合一体化された複合成形体1であっても、斜め方向の細孔12内(または凹部平面11a内と斜め方向の細孔12内の両方)に樹脂が入り込んだ状態(樹脂侵入部30が存在した状態)で強固に接合されている。
In the composite molded
Even in the composite molded
<複合成形体の製造方法−1>
次に図1に示す複合成形体1の製造方法を説明する。
図2(a)、図3(a)に示す細孔12は、図4(a)に示すように、金属成形体10a(細孔12が形成される前の金属成形体)の平面11に対して、レーザー(L)を斜め方向に照射して形成する。
このとき、平面11とレーザー(L)の照射方向とのなす角度αは鋭角であり、好ましくは15〜85°であり、より好ましくは25〜75°である。
<Method for producing composite molded body-1>
Next, the manufacturing method of the composite molded
As shown in FIG. 4A, the
At this time, the angle α formed by the
図2(a)、図3(a)に示す細孔12の開口部の大きさDは、開口部が正方形であるときは10〜300μmが好ましく、30〜300μmがより好ましい。Dが前記範囲内であると、接合時に樹脂が入り込み易くなるので好ましい。
前記開口部が長方形、円形または他の形状であるときは、正方形であるときと同面積になる大きさのものであることが好ましい。
The size D of the openings of the
When the opening is rectangular, circular, or other shape, it is preferable that the opening has the same area as that of a square.
図3(a)に示す隣接する細孔12の間隔(H)は、150μm以下の範囲が好ましく、100μm以下の範囲がより好ましい。
隣接する細孔12の間隔(H)は、前記範囲内であれば等間隔でなくてもよい。
The distance (H) between
The interval (H) between
図2(a)に示す細孔12の平面11から細孔底13までの深さ(長さ)Fは、15〜750μmが好ましく、50〜450μmがより好ましい。Fが前記範囲であると、複合成形体1における金属成形体10と樹脂成形体20の接合強度が高められるので好ましい。
The depth (length) F from the
図2(a)、図3(a)に示すようなそれぞれが独立した細孔12を多数形成することに代えて、例えば図3(a)において縦列または横列に連続した溝を形成することもできるほか、細孔と溝の両方を形成することもできる。
細孔12の数は、複合成形体の用途、複合成形体に対して求められる接合強度などに応じて設定することができるものであるが、図3(b)に示すように、細孔12が形成された範囲(図3(b)のa1とa2で囲まれた実線で示す四角形の範囲)内における細孔12の開口部の占める面積(占有率)が10〜95%の範囲になるようにすることができる。
細孔12の合計の体積(1mm2当たり)は、10×10-3mm3〜600×10-3mm3の範囲が好ましい。
Instead of forming a large number of
The number of the
The total volume (per 1 mm 2 ) of the
図2(b)、図3(a)に示す細孔12は、図4(b)に示すように、金属成形体10a(細孔12が形成される前の金属成形体)の凹部平面11aに対して、レーザー(L)を斜め方向に照射して形成する。
なお、予め金属成形体10aに凹部平面11aを形成した状態で、凹部平面11aに対してレーザー照射して細孔12を形成する方法、金属成形体10aの平面11に対してレーザー照射することで、凹部平面11aと細孔12を形成する方法のいずれの方法も適用できる。
このとき、平面11とレーザー(L)の照射方向とのなす角度αは鋭角であり、好ましくは15〜85°であり、より好ましくは25〜75°である。
As shown in FIG. 4 (b), the
In addition, in the state which formed the recessed part
At this time, the angle α formed by the
図2(b)、図3(a)に示す細孔12の開口部の大きさDは、開口部が正方形であるときは10〜300μmが好ましく、30〜300μmがより好ましい。Dが前記範囲内であると、接合時に樹脂が入り込み易くなるので好ましい。
前記開口部が長方形、円形または他の形状であるときは、正方形であるときと同面積になる大きさのものであることが好ましい。
The size D of the opening of the
When the opening is rectangular, circular, or other shape, it is preferable that the opening has the same area as that of a square.
図3(b)に示す隣接する細孔12の間隔(H)は、150μm以下の範囲が好ましく、100μm以下の範囲がより好ましい。
隣接する細孔12の間隔(H)は、前記範囲内であれば等間隔でなくてもよい。
The distance (H) between
The interval (H) between
図2(b)に示す細孔12の凹部平面11aから細孔底13までの深さ(長さ)F1は、15〜750μmが好ましく、50〜450μmがより好ましい。F1が前記範囲であると、複合成形体1における金属成形体10と樹脂成形体20の接合強度が高められるので好ましい。
図2(b)に示す平面11から細孔底13までの深さ(長さ)F2は、25〜1250μmが好ましく、60〜1250μmがより好ましい。F2が前記範囲であると、複合成形体1における金属成形体10と樹脂成形体20の接合強度が高められるので好ましい。
F2−F1から求められる数値が、平面11からの凹部平面11aの深さとなる。
The depth (length) F1 from the recess
The depth (length) F2 from the
A numerical value obtained from F <b> 2-F <b> 1 is the depth of the
図2(b)、図3(a)に示すようなそれぞれが独立した細孔12を凹部平面11a内に多数形成することに代えて、例えば図3(a)において縦列または横列に連続した溝を形成することもできるほか、細孔と溝の両方を形成することもできる。
細孔12の数は、複合成形体の用途、複合成形体に対して求められる接合強度などに応じて設定することができるものであるが、図3(b)に示すように、細孔12が形成された範囲(図3(b)のa1とa2で囲まれた四角形〔凹部平面11a〕の範囲)内における細孔12の開口部の占める面積(占有率)が10〜95%の範囲になるようにすることができる。
なお、図2(b)では、図3(b)のa1とa2で囲まれた四角形の範囲全体に凹部平面11aが形成されているため、a1とa2で囲まれた四角形の範囲に対する凹部平面11aの占有率は100%となる。
細孔12の合計の体積(1mm2当たり)(凹部平面11aの体積は除く)は、10×10-3mm3〜600×10-3mm3の範囲が好ましい。
Instead of forming a large number of
The number of the
In FIG. 2B, since the
The total volume (per 1 mm 2 ) of the pores 12 (excluding the volume of the concave
次の工程にて、細孔12が形成された金属成形体10の接合面(平面11、凹部平面11a)を含む部分を金型内に配置して、樹脂成形体20となる樹脂を使用してインサート成形して、複合成形体1を得る。
このインサート成形工程によって、図1に示す金属成形体10の細孔12内部(凹部平面11aを有しているときは、さらに凹部平面11aの内部)に樹脂が入り込んで樹脂侵入部30が生じた状態の複合成形体1が得られる。
In the next step, a portion including the joining surface (
By this insert molding process, the resin enters the
図1の複合成形体は、細孔12が同じ斜め方向に形成されたものである。このため、図1に示す矢印X1方向に樹脂成形20を引っ張ったとき、引張方向と細孔12の中心軸方向のなす角度α(図4の角度αと同じ)が鋭角となるため、接合強度が特に高められる。
The composite molded body of FIG. 1 is one in which the
また複合成形体で使用する金属成形体が曲面を有するものであるときには、図5(a)、(b)、図6に示すようにレーザー照射する。
図5(a)に示す金属成形体50は丸棒であり、表面(周面)51が樹脂との接合面となるものである。
表面(周面)51に接する平面55を考えたとき、平面55に対して斜め方向(角度α)になるようにレーザー照射する。
When the metal molded body used in the composite molded body has a curved surface, laser irradiation is performed as shown in FIGS. 5 (a), (b), and FIG.
The metal molded
When the
図5(b)は、図5(a)において凹部曲面51aを有している丸棒(金属成形体)50を使用した実施形態であり、凹部曲面51aを含む面が樹脂との接合面となるものである。
凹部曲面51aに接する平面55を考えたとき、平面55に対して斜め方向(角度α)になるようにレーザー照射する。
FIG. 5B is an embodiment in which the round bar (metal molded body) 50 having the concave
When the
図6は、金属成形体60が曲面61を有している板状のものであり、曲面61が樹脂との接合面となるものである。
曲面61に接する平面65を考えたとき、平面65に対して斜め方向(角度α)になるようにレーザー照射する。
金属成形体60が図5(b)のような凹部曲面を有しているものの場合には、図5(b)と同様にしてレーザー照射する。
In FIG. 6, the metal molded
When the
When the metal molded
次の工程にて、細孔12が形成された金属成形体50の接合面(図5(a)の周面51、図5(b)の周面51、凹部曲面51a、図6の周面61)を含む部分を金型内に配置して、樹脂成形体20となる樹脂を使用してインサート成形して、複合成形体1を得る。
このインサート成形工程によって、図1に示すものと同様に、金属成形体50の細孔12内部(凹部曲面51aを有しているときは、さらに凹部曲面51aの内部)に樹脂が入り込んで樹脂侵入部30が生じた状態の複合成形体が得られる。
In the next step, the joint surface (the
As in the case shown in FIG. 1, the insert molding process causes the resin to enter the
図1と同様の複合成形体(但し、曲面同士が接合した複合成形体)は、細孔12が同じ斜め方向に形成されたものである。このため、図1に示す矢印X1方向に樹脂成形体20を引っ張ったとき、引張方向と細孔12の中心軸方向のなす角度α(図5、6の角度αと同じ)が鋭角となるため、接合強度が特に高められる。
A composite molded body similar to that shown in FIG. 1 (however, a composite molded body in which curved surfaces are joined) has
<複合成形体の製造方法−2>
図1に示す複合成形体1で使用している金属成形体10は、図2に示すように同じ斜め方向の細孔12を形成することに代えて、図7、図8に示すように、異なる斜め方向に形成された細孔12a、細孔12bを有するものにすることができる。
<Method 2 for producing composite molded body>
As shown in FIGS. 7 and 8, the metal molded
図7、図8に示す細孔12a、細孔12bを有する金属成形体10は、平面11に対して異なる斜め方向(角度α1、α2)になるようにレーザー照射して形成する。
図7、図8では、細孔12aを形成するためのレーザー(L1)の照射方向と、細孔12bを形成するためのレーザー(L2)の照射方向が180°逆方向である例であるが、レーザー(L1)の照射方向とレーザー(L2)の照射方向は異なっていればよく、複合成形体の用途に応じて照射方向は適宜設定することができる。
角度α1と角度α2は、同じ角度にすることができるが、鋭角であれば異なる角度にすることもできる。
細孔12aを形成した後で細孔12bを形成してもよいし、細孔12aと細孔12bを並行して形成してもよい。
The metal molded
7 and 8 are examples in which the irradiation direction of the laser (L1) for forming the
The angle α1 and the angle α2 can be the same angle, but can be different angles as long as they are acute angles.
After forming the
図1の複合成形体1において、図8に示すような異なる斜め方向に形成された細孔12a、細孔12bを有する金属成形体10を使用したとき、矢印X1方向に樹脂成形20を引っ張ったときだけでなく、反対方向の矢印X2方向に樹脂成形20を引っ張ったときの接合強度も高められる。
In the composite molded
<複合成形体の製造方法−3>
図1に示す複合成形体1で使用している金属成形体10は、図2および図8に示すように斜め方向の細孔12を形成することに代えて、金属成形体の平面に対して斜め方向に円形をなすようにレーザー照射して形成された、図9、図10に示すような円形の溝12cを有するものにすることができる。
<Method for producing composite molded body-3>
The metal molded
図9、図10に示す円形の溝12cを有する金属成形体10は、平面11に対して異なる斜め方向(角度α)になるようにして、かつ円を形成するようにレーザー照射して形成する。
なお、円形の溝12cに代えて、多数の細孔12cにより円が形成されたものでもよい。
円形の溝12cは、接合面(平面)11の所望箇所に対して、同じ大きさのものまたは異なる大きさのものを複数形成することができる。
円形の溝12cは、複数の円からなる同心円が形成されたものでもよい。
また円形の溝に代えて、多角形、楕円形などの溝にすることもできる。
なお、図9、図10において、図2(b)に示すように、金属成形体10の平面11に円形の溝12cを含む凹部平面11aを形成することもできる。
The metal molded
Instead of the
A plurality of
The
Moreover, it can replace with a circular groove | channel and can also be made into grooves, such as a polygon and an ellipse.
9 and 10, as shown in FIG. 2B, a
図1の複合成形体1において、図9、図10に示すような円形の溝12cを有する金属成形体10を使用したとき、どの方向に樹脂成形20を引っ張ったときであっても、接合強度が高められる。
In the composite molded
<複合成形体の製造方法−4>
図1に示す複合成形体1で使用している金属成形体10は、金属成形体の平面に対して異なる斜め方向に円形をなすようにレーザー照射して形成された、図11、図12に示すような円形の溝12cと円形の溝12dを組み合わせたものにすることができる。
<Production method of composite molded body-4>
A metal molded
図11、図12に示す円形の溝12cと円形の溝12dを有する金属成形体10は、平面11に対して異なる斜め方向(角度α1、α2)になるようにレーザー照射(L1、L2)して形成する。
図12では、角度α1と角度α2はα1<α2の関係であるが、同じ角度であってもよい。
図11、図12では、円形の溝12cと円形の溝12dは二重の同心円を形成しているが、3重以上の同心円が形成されるようにしてもよい。そのときの溝は、交互に同じ斜め方向にレーザー照射して形成された溝であることが好ましい。
図11、図12では、円形の溝12cと円形の溝12dは同心円をなすように形成されているが、円形の溝12cと円形の溝12dは、別々に形成されていてもよい。
なお、円形の溝12cと円形の溝12dに代えて、多数の細孔12cまたは12dにより円形が形成されたものでもよい。
円形の溝12cと円形の溝12dは、接合面(平面)11の所望箇所に対して、同じ大きさのものまたは異なる大きさのものを複数形成することができる。
また円形の溝に代えて、多角形、楕円形などの溝にすることもできる。
図11、図12においても、図2(b)に示すように、金属成形体10の平面11に円形の溝12cを含む凹部平面11aを形成することができる。
The metal molded
In FIG. 12, the angle α1 and the angle α2 have a relationship of α1 <α2, but may be the same angle.
11 and 12, the
In FIGS. 11 and 12, the
In addition, it may replace with the circular groove |
A plurality of
Moreover, it can replace with a circular groove | channel and can also be made into grooves, such as a polygon and an ellipse.
11 and 12, as shown in FIG. 2 (b), a
図1の複合成形体1において、図11、図12に示すような円形の溝12cと円形の溝12dを有する金属成形体10を使用したとき、どの方向に樹脂成形20を引っ張ったときであっても、接合強度が高められる。
In the composite molded
次に、図13、図14により本発明の複合成形体の作用を説明する。
図13は、図1に示す複合成形体1と同じものである。
図14の複合成形体100は、金属成形体110と樹脂成形体120が接合されたものであり、金属成形体110は、平面111に対して垂直方向の細孔112を有するものである。
金属成形体110と樹脂成形体120は、細孔112内に樹脂が入り込んだ樹脂侵入部130により接合されている。
Next, the operation of the composite molded body of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 13 is the same as the composite molded
A composite molded
The metal molded
図13(a)、図14(a)は、複合成形体1を矢印X1方向に引っ張り始めた状態を示している。
図13(b)、図14(b)は、矢印X1方向への引っ張りを継続した状態を示している。
図13(a)、図14(a)にて矢印X1方向に引っ張ったとき、樹脂侵入部30、130があることによって、図13(b)、図14(b)に示すようにX1方向(平面11)に対して垂直なY1方向への力が生じる。このY1方向への力は、樹脂成形体20の端面20aと樹脂成形体120の端面120a側は、樹脂成形体20の端面20bと樹脂成形体120の端面120bと比べると大きくなる。
FIGS. 13A and 14A show a state in which the composite molded
FIGS. 13B and 14B show a state in which the pulling in the direction of the arrow X1 is continued.
When pulled in the direction of the arrow X1 in FIGS. 13 (a) and 14 (a), the presence of the
図13の複合成形体1は、樹脂侵入部30の中心軸方向が平面11に対して斜め方向になっており、Y1方向への力に対する抗力が大きくなるため、金属成形体10と樹脂成形体20が剥がれることが防止される。
一方、図14の複合成形体100は、樹脂侵入部130の中心軸方向がY1方向と同じ方向になっており、Y1方向への力に対する抗力が小さいため、図14(c)に示すように端面120a側に近い樹脂侵入部130から抜け始める。そして、このとき金属成形体110内に残っている樹脂侵入部130に対してはせん断応力が働く。
そして、図14(d)に示すように、端面120b側の樹脂侵入部130の一部は、樹脂のせん断強度に達して千切れた状態で金属成形体110側に残り、樹脂成形体120が剥がれてしまう。
In the composite molded
On the other hand, in the composite molded
And as shown in FIG.14 (d), a part of
本発明の複合成形体で使用する金属成形体の金属は特に制限されるものではなく、用途に応じて公知の金属から適宜選択することができる。例えば、鉄、各種ステンレス、アルミニウムまたはその合金、銅、マグネシウムおよびそれらを含む合金から選ばれるものを挙げることができる。 The metal of the metal molded body used in the composite molded body of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from known metals according to applications. Examples thereof include those selected from iron, various stainless steels, aluminum or alloys thereof, copper, magnesium and alloys containing them.
本発明の複合成形体で使用する樹脂成形体の樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のほか、熱可塑性エラストマーも含まれる。 Resin of the resin molded body used in the composite molded body of the present invention includes thermoplastic elastomers in addition to thermoplastic resins and thermosetting resins.
熱可塑性樹脂は、用途に応じて公知の熱可塑性樹脂から適宜選択することができる。例えば、ポリアミド系樹脂(PA6、PA66等の脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド)、ポリスチレン、ABS樹脂、AS樹脂等のスチレン単位を含む共重合体、ポリエチレン、エチレン単位を含む共重合体、ポリプロピレン、プロピレン単位を含む共重合体、その他のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂を挙げることができる。 A thermoplastic resin can be suitably selected from well-known thermoplastic resins according to a use. For example, polyamide-based resins (aliphatic polyamides such as PA6 and PA66, aromatic polyamides), copolymers containing styrene units such as polystyrene, ABS resin, AS resin, polyethylene, copolymers containing ethylene units, polypropylene, propylene Examples thereof include copolymers containing units, other polyolefins, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polycarbonate resins, acrylic resins, methacrylic resins, polyester resins, polyacetal resins, and polyphenylene sulfide resins.
熱硬化性樹脂は、用途に応じて公知の熱硬化性樹脂から適宜選択することができる。例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レソルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ビニルウレタンを挙げることができる。 A thermosetting resin can be suitably selected from well-known thermosetting resins according to a use. For example, urea resin, melamine resin, phenol resin, resorcinol resin, epoxy resin, polyurethane, and vinyl urethane can be mentioned.
熱可塑性エラストマーは、用途に応じて公知の熱可塑性エラストマーから適宜選択することができる。例えば、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマーを挙げることができる。 A thermoplastic elastomer can be suitably selected from well-known thermoplastic elastomers according to a use. Examples thereof include styrene elastomers, vinyl chloride elastomers, olefin elastomers, urethane elastomers, polyester elastomers, nitrile elastomers, and polyamide elastomers.
これらの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマーには、公知の繊維状充填材を配合することができる。
公知の繊維状充填材としては、炭素繊維、無機繊維、金属繊維、有機繊維等を挙げることができる。
炭素繊維は周知のものであり、PAN系、ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等のものを用いることができる。
無機繊維としては、ガラス繊維、玄武岩繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素繊維等を挙げることができる。
金属繊維としては、ステンレス、アルミニウム、銅等からなる繊維を挙げることができる。
有機繊維としては、ポリアミド繊維(全芳香族ポリアミド繊維、ジアミンとジカルボン酸のいずれか一方が芳香族化合物である半芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維)、ポリビニルアルコール繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエステル繊維(全芳香族ポリエステル繊維を含む)、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維などの合成繊維や天然繊維(セルロース系繊維など)や再生セルロース(レーヨン)繊維などを用いることができる。
These thermoplastic resins, thermosetting resins, and thermoplastic elastomers can be blended with known fibrous fillers.
Examples of known fibrous fillers include carbon fibers, inorganic fibers, metal fibers, and organic fibers.
Carbon fibers are well known, and PAN, pitch, rayon, lignin and the like can be used.
Examples of inorganic fibers include glass fibers, basalt fibers, silica fibers, silica / alumina fibers, zirconia fibers, boron nitride fibers, and silicon nitride fibers.
Examples of the metal fiber include fibers made of stainless steel, aluminum, copper and the like.
Examples of organic fibers include polyamide fibers (fully aromatic polyamide fibers, semi-aromatic polyamide fibers in which one of diamine and dicarboxylic acid is an aromatic compound, aliphatic polyamide fibers), polyvinyl alcohol fibers, acrylic fibers, polyolefin fibers, Synthetic fibers such as polyoxymethylene fibers, polytetrafluoroethylene fibers, polyester fibers (including wholly aromatic polyester fibers), polyphenylene sulfide fibers, polyimide fibers, liquid crystal polyester fibers, natural fibers (cellulosic fibers, etc.) and regenerated cellulose ( Rayon) fiber or the like can be used.
これらの繊維状充填材は、繊維径が3〜60μmの範囲のものを使用することができるが、これらの中でも、例えば金属成形体10の接合面11に対して形成されるマーキングパターンの幅(細孔12の開口部の大きさ、または溝の幅)より小さな繊維径のものを使用することが好ましい。繊維径は、より望ましくは5〜30μm、さらに望ましくは7〜20μmである。
このようなマーキングパターンの幅より小さな繊維径の繊維状充填材を使用したときには、金属成形体のマーキングパターン内に繊維状充填材の一部が張り込んだ状態の複合成形体が得られ、金属成形体と樹脂成形体の接合強度が高められるので好ましい。
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー100質量部に対する繊維状充填材の配合量は5〜250質量部が好ましい。より望ましくは、25〜200質量部、さらに望ましくは45〜150質量部である。
As these fibrous fillers, those having a fiber diameter in the range of 3 to 60 μm can be used. Among these, for example, the width of the marking pattern formed on the
When a fibrous filler having a fiber diameter smaller than the width of the marking pattern is used, a composite molded body in which a part of the fibrous filler is stuck in the marking pattern of the metal molded body is obtained. This is preferable because the bonding strength between the molded body and the resin molded body can be increased.
As for the compounding quantity of the fibrous filler with respect to 100 mass parts of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a thermoplastic elastomer, 5-250 mass parts is preferable. More preferably, it is 25-200 mass parts, More preferably, it is 45-150 mass parts.
本発明の複合成形体の製造方法では公知のレーザーを使用することができ、例えば、YVO4レーザー、YAGレーザー、半導体レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、He−Neレーザー、窒素レーザー、キレートレーザー、色素レーザーを使用することができる。 In the method for producing the composite molded body of the present invention, a known laser can be used. For example, YVO4 laser, YAG laser, semiconductor laser, glass laser, ruby laser, He-Ne laser, nitrogen laser, chelate laser, dye laser Can be used.
レーザーの照射条件、例えば、波長、ビーム径、細孔の間隔、周波数などは、接合対象となる金属成形体と樹脂成形体の大きさ、質量、種類、さらには求められる接合強度等に応じて適宜決定することができる。 Laser irradiation conditions, such as wavelength, beam diameter, pore spacing, frequency, etc., depend on the size, mass, type, and required bonding strength of the metal molded body and resin molded body to be bonded. It can be determined as appropriate.
実施例1、比較例1、2
実施例1は、金属成形体(アルミニウム:A5052)面に対して、図4において角度α=60°でレーザー照射して、図2に示すような斜め方向の細孔(表1参照)を形成した。
比較例1、2は、金属成形体(アルミニウム:A5052)面に対して、垂直方向(角度α=90°)からレーザー照射して、垂直方向の細孔(表1参照)を形成した。
金属成形体(アルミニウム:A5052)は、横15mm×縦60mm、厚さ1mmであり、レーザーの照射範囲(図3(b)の実線の四角範囲)は、a1=10mm、a2=4mm、a3=1mm、a4=2.5mmであった。
レーザー照射条件は、次のとおりである。
Example 1, Comparative Examples 1 and 2
Example 1 irradiates a metal formed body (aluminum: A5052) with laser at an angle α = 60 ° in FIG. 4 to form oblique pores (see Table 1) as shown in FIG. did.
In Comparative Examples 1 and 2, laser irradiation was performed from the vertical direction (angle α = 90 °) to the surface of the metal molded body (aluminum: A5052) to form vertical pores (see Table 1).
The metal molded body (aluminum: A5052) has a width of 15 mm × length of 60 mm and a thickness of 1 mm, and the laser irradiation range (the square range of the solid line in FIG. 3B) is a1 = 10 mm, a2 = 4 mm, a3 = 1 mm and a4 = 2.5 mm.
The laser irradiation conditions are as follows.
<レーザー照射条件>
レーザー:YV04
出力:5.5W
波長:1064mm
ビーム径:30μm
スキャン速度:500mm/sec
周波数:50kHz
<Laser irradiation conditions>
Laser: YV04
Output: 5.5W
Wavelength: 1064mm
Beam diameter: 30 μm
Scan speed: 500mm / sec
Frequency: 50kHz
金属成形体に細孔を形成した後、下記の方法でインサート成形して、実施例1(図13(a))と比較例1、2(図14(a))で示す複合成形体を得た。
<インサート成形(射出成形)>
樹脂:GF60%強化PA66樹脂(プラストロンPA66−GF60−01(L9):ダイセルポリマー(株)製)
樹脂温度:320℃
金型温度:100℃
射出成形機:FUNAC ROBOSHOT S−2000i−100B
After forming pores in the metal molded body, insert molding is performed by the following method to obtain a composite molded body shown in Example 1 (FIG. 13 (a)) and Comparative Examples 1 and 2 (FIG. 14 (a)). It was.
<Insert molding (injection molding)>
Resin: GF60% reinforced PA66 resin (Plastotron PA66-GF60-01 (L9): manufactured by Daicel Polymer Co., Ltd.)
Resin temperature: 320 ° C
Mold temperature: 100 ° C
Injection molding machine: FUNAC ROBOSHOT S-2000i-100B
〔引張試験〕
実施例1、比較例1、2の複合成形体3を用いて、引張試験を行って接合強度を評価した。結果を表1に示す。
引張試験は、金属成形体側を固定した状態で、金属成形体と樹脂成形体が破断するまで図15に示すX1方向に引っ張った場合の最大荷重を測定した。
<引張試験条件>
試験機:テンシロンUCT−1T
引張速度:5mm/min
チャック間距離:50mm
[Tensile test]
Using the composite molded bodies 3 of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, a tensile test was performed to evaluate the bonding strength. The results are shown in Table 1.
In the tensile test, the maximum load when the metal molded body and the resin molded body were pulled in the X1 direction until the metal molded body and the resin molded body were broken was measured with the metal molded body side fixed.
<Tensile test conditions>
Testing machine: Tensilon UCT-1T
Tensile speed: 5mm / min
Distance between chucks: 50mm
〔曲げ試験〕
実施例1、比較例1、2の複合成形体3を用いて、曲げ試験を行って接合強度を評価した。結果を表1に示す。
曲げ試験は、支持台200上に複合成形体3をおいた状態で、金属成形体と樹脂成形体が破断するまで図16の矢印で示すように金属成形体側から圧子201で押した場合の最大荷重を測定した。
<曲げ試験条件>
支点間距離:図16のw=64mm
試験速度:2mm/min
圧子の半径(R1):5mm
支持台の半径(R2):5mm
[Bending test]
Using the composite molded bodies 3 of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, a bending test was performed to evaluate the bonding strength. The results are shown in Table 1.
The bending test is the maximum when the composite molded body 3 is placed on the
<Bending test conditions>
Distance between fulcrums: w = 64mm in FIG.
Test speed: 2mm / min
Indenter radius (R1): 5 mm
Radius of support base (R2): 5mm
1 複合成形体
10 金属成形体
11 平面
12 細孔
20 樹脂成形体
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複合成形体が、前記金属成形体が有している斜め方向の細孔および溝の少なくとも一方の内部に樹脂が入り込んだ状態で前記金属成形体と前記樹脂成形体が接合されているものであり、
前記金属成形体の接合面のレーザーを照射する平面とレーザーの照射方向とのなす角度αが15〜85°になる斜め方向からレーザー照射して、またはレーザーを照射する曲面に接触する平面とレーザーの照射方向とのなす角度αが15〜85°になる斜め方向からレーザー照射して、細孔および溝の少なくとも一方を形成する工程、
前記の細孔および溝の少なくとも一方が形成された金属成形体の接合面を含む部分を金型内に配置して、前記樹脂成形体となる樹脂インサート成形する工程を有している、複合成形体の製造方法。 A method for producing a composite molded body in which a metal molded body and a resin molded body are joined,
In the composite molded body, the metal molded body and the resin molded body are joined in a state where a resin enters at least one of the oblique pores and grooves of the metal molded body. Yes,
Laser irradiation from an oblique direction in which the angle α between the laser irradiation plane and the laser irradiation direction of the joint surface of the metal molded body is 15 to 85 °, or a plane in contact with the curved surface irradiated with the laser and the laser A step of forming at least one of a pore and a groove by laser irradiation from an oblique direction in which an angle α formed with the irradiation direction of 15 to 85 ° is formed;
A composite molding comprising a step of placing a portion including a joint surface of a metal molded body in which at least one of the pores and grooves is formed in a mold and molding the resin insert to be the resin molded body. Body manufacturing method.
前記接合面となる凹部面が平面または曲面であり、
前記細孔および溝の少なくとも一方が、前記凹部面内に形成されているものである、請求項1記載の複合成形体の製造方法。 The joint surface of the metal molded body has a concave surface and a surface excluding the concave surface,
The concave surface serving as the joint surface is a flat surface or a curved surface,
The method for producing a composite molded body according to claim 1, wherein at least one of the pores and the grooves is formed in the concave surface.
前記金属成形体の接合面のレーザーを照射する平面とレーザーの照射方向とのなす角度αが15〜85°になる斜め方向からレーザー照射して、またはレーザーを照射する曲面に接触する平面とレーザーの照射方向とのなす角度αが15〜85°になる斜め方向からレーザー照射して、細孔および溝の少なくとも一方を形成する第1工程と、
さらに第1工程とは異なる斜め方向で同じ角度αの範囲になるようにレーザー照射して細孔および溝の少なくとも一方を形成する1または2以上の工程を含む、請求項1または2記載の複合成形体の製造方法。 The step of drilling with laser irradiation comprises:
Laser irradiation from an oblique direction in which the angle α between the laser irradiation plane and the laser irradiation direction of the joint surface of the metal molded body is 15 to 85 °, or a plane in contact with the curved surface irradiated with the laser and the laser A first step of forming at least one of pores and grooves by laser irradiation from an oblique direction in which an angle α formed with the irradiation direction of 15 to 85 ° is formed;
The composite according to claim 1, further comprising one or more steps of forming at least one of pores and grooves by laser irradiation so as to be in a range of the same angle α in an oblique direction different from the first step. Manufacturing method of a molded object.
前記複合成形体が、前記金属成形体が有している斜め方向の細孔および溝の少なくとも一方の内部に樹脂が入り込んだ状態で接合されているものであり、
前記金属成形体の接合面のレーザーを照射する平面とレーザーの照射方向とのなす角度αが15〜85°になる斜め方向からレーザー照射して、またはレーザーを照射する曲面に接触する平面とレーザーの照射方向とのなす角度αが15〜85°になる斜め方向からレーザー照射して、円形の溝を形成する工程、
前記円形の溝が形成された金属成形体の接合面を含む部分を金型内に配置して、前記樹脂成形体となる樹脂インサート成形する工程を有している、複合成形体の製造方法。 A method for producing a composite molded body in which a metal molded body and a resin molded body are joined,
The composite molded body is joined in a state in which resin enters at least one of the oblique pores and grooves of the metal molded body,
Laser irradiation from an oblique direction in which the angle α between the laser irradiation plane and the laser irradiation direction of the joint surface of the metal molded body is 15 to 85 °, or a plane in contact with the curved surface irradiated with the laser and the laser A step of forming a circular groove by laser irradiation from an oblique direction in which an angle α with the irradiation direction of 15 to 85 ° is formed;
A method for producing a composite molded body, comprising a step of placing a portion including a joint surface of a metal molded body in which the circular groove is formed in a mold and molding a resin insert to be the resin molded body.
前記接合面となる凹部面が平面または曲面であり、
前記円形の溝が、前記凹部面内に形成されているものである、請求項4記載の複合成形体の製造方法。 The joint surface of the metal molded body has a concave surface and a surface excluding the concave surface,
The concave surface serving as the joint surface is a flat surface or a curved surface,
The manufacturing method of the composite molded object of Claim 4 whose said circular groove | channel is formed in the said recessed part surface.
前記金属成形体の接合面のレーザーを照射する平面とレーザーの照射方向とのなす角度αが15〜85°になる斜め方向からレーザー照射して、またはレーザーを照射する曲面に接触する平面とレーザーの照射方向とのなす角度αが15〜85°になる斜め方向からレーザー照射して円形の溝を形成する第1工程と、
さらに第1工程とは異なる斜め方向で同じ角度αの範囲になるようにレーザー照射して円形の溝を形成する1または2以上の工程を含む、請求項4または5記載の複合成形体の製造方法。 The step of forming a circular groove by laser irradiation,
Laser irradiation from an oblique direction in which the angle α between the laser irradiation plane and the laser irradiation direction of the joint surface of the metal molded body is 15 to 85 °, or a plane in contact with the curved surface irradiated with the laser and the laser A first step of forming a circular groove by laser irradiation from an oblique direction in which an angle α formed with the irradiation direction of 15 to 85 ° is formed;
Furthermore, 1 or 2 or more processes of forming a circular groove | channel by laser irradiation so that it may become the range of the same angle (alpha) in the diagonal direction different from a 1st process are manufactured of the composite molded object of Claim 4 or 5 Method.
前記金属成形体の接合面のレーザーを照射する平面とレーザーの照射方向とのなす角度αが15〜85°になる斜め方向からレーザー照射して、またはレーザーを照射する曲面に接触する平面とレーザーの照射方向とのなす角度αが15〜85°になる斜め方向からレーザー照射して円形の溝を形成する第1工程と、
さらに第1工程とは異なる斜め方向で同じ角度αの範囲になるようにレーザー照射して円形の溝を形成する1または2以上の工程を含み、
複数の同心円をなす溝を形成する、請求項4または5記載の複合成形体の製造方法。 The step of forming a circular groove by laser irradiation,
Laser irradiation from an oblique direction in which the angle α between the laser irradiation plane and the laser irradiation direction of the joint surface of the metal molded body is 15 to 85 °, or a plane in contact with the curved surface irradiated with the laser and the laser A first step of forming a circular groove by laser irradiation from an oblique direction in which an angle α formed with the irradiation direction of 15 to 85 ° is formed;
Furthermore, it includes one or more steps of forming a circular groove by laser irradiation so as to be in the same angle α range in an oblique direction different from the first step,
The manufacturing method of the composite molded object of Claim 4 or 5 which forms the groove | channel which makes a some concentric circle.
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