JP6198493B2 - 複合成形品 - Google Patents

Description

本発明は、複合成形品及びそ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。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、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。

特開平０１−１２６３３９号公報 特表２０１１−５２９４０４号公報

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接合部における気密性に関し、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接合部の気密性への信頼性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、第１成形品として、無機充填剤を含有する樹脂成形品にレーザの照射や化学処理を行い、無機充填剤が露出され側面から無機充填剤が突出している複数の微小溝を形成したものを用いるとともに、第１成形品と第２成形品との間の隙間に弾性体を挿入することで、第１成形品と第２成形品とを接合した際に、微小溝に露出する無機充填剤が第１成形品及び第２成形品の破壊を抑えるアンカーの役割を果たし、弾性体を挟み込む形で強度に接合一体化することが可能で、結果として複合成形体の接合部の気密性への信頼性を著しく高められ、特に第１成形品と第２成形品が異なる材料の組み合わせの場合にも気密を実現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、第１成形品と第２成形品とが溶着された複合成形品であって、前記第１成形品は、無機充填剤を含有し、表面に、前記第２成形品と溶着する第１溶着面が設けられている樹脂成形品であり、前記第２成形品は、表面に、前記第１成形品と溶着する第２溶着面が設けられている成形品であり、前記第１成形品と前記第２成形品とは、前記第１溶着面と前記第２溶着面とが互いに向き合って接するとともに、弾性体が挿入される空間が設けられており、前記第１溶着面には、側壁面から無機充填剤が突出する微小溝が形成され、これら複数の微小溝には前記無機充填剤及び前記第２成形品の溶融固化物が含まれ、前記空間には、弾性体が挿入されている複合成形品である。

（２）また、本発明は、前記第１溶着面及び前記第２溶着面が、前記弾性体が挿入される空間を挟む位置に並設されている、（１）に記載の複合成形品である。

（３）また、本発明は、前記微小溝がレーザの照射によって形成される、（１）又は（２）に記載の複合成形品である。

（４）また、本発明は、前記第１成形品と前記第２成形品とが異なる材料からなる、（１）から（３）のいずれかに記載の複合成形品である。

（５）また、本発明は、無機充填剤を含有し、表面に、第２成形品と溶着する予定の第１溶着予定面が並設されている樹脂成形品からなる第１成形品にレーザの照射又は化学処理を行い、前記無機充填剤が露出され側壁面から無機充填剤が突出している複数の微小溝を形成する微小溝形成工程と、前記第１成形品の空間に弾性体を挿入する弾性体挿入工程と、表面に、前記第１成形品と溶着する予定の第２溶着予定面が並設されている第２成形品と、前記第１成形品とを、前記第１溶着予定面と前記第２溶着予定面とが互いに向き合うとともに、前記並設される第１溶着面に挟まれる部分と前記並設される第２溶着面に挟まれる個所とが前記弾性体を介して向き合うように配置する配置工程と、前記第２溶着予定面を溶かし、前記微小溝に前記第２成形品の溶融物を浸入させる溶融物浸入工程とを含む、複合成形品の製造方法である。

本発明によると、微小溝に露出する無機充填剤が第１成形品及び第２成形品の破壊を抑えるアンカーの役割を果たし、弾性体を挟み込む形で強度に接合一体化することが可能で、結果として複合成形体の接合部の気密性への信頼性を著しく高められる。特に、第１成形品と第２成形品が異なる材料の組み合わせの場合にも気密を実現できる点で好適である。

本発明の複合成形品１の概略断面図である。 本発明の複合成形品１における溶着面１１，１２の界面（図１の点線箇所）における概略拡大図である。 超音波溶着又は熱板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。 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。 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。 試験例１（樹脂の比較）に係る第１成形品のＳＥＭ写真である。 試験例２に係る第１成形品のＳＥＭ写真である。

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。

＜複合成形品１＞
図１は本発明の複合成形品１の概略断面図である。複合成形品１は、第１成形品１０と第２成形品２０とを備え、これらは溶着面１１，２１で溶着されている。

［第１成形品１０］
第１成形品１０は、無機充填剤を含有する樹脂成形品である。また、第１成形品１０の表面には、第２成形品２０と溶着する第１溶着面１１が凹部１２を隔てて並設されている。

〔樹脂〕
樹脂の種類は、無機充填剤を残して樹脂を一部除去することにより微小溝を形成できるものであれば特に限定されない。レーザ照射により微小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。酸によって溝を形成できるものとしては、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、溝形成予定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。また、レーザ照射による樹脂の一部除去にあたっては、樹脂にレーザを吸収し発熱しやすい添加剤を加えることが好ましい。一般的にはカーボンブラックが用いられており、配合量はレーザ照射条件に応じて最適な量に調整される。

〔第１溶着面１１〕

図２は、本発明の複合成形品１における溶着面１１，２１の界面Ｉ（図１の点線箇所）における概略拡大図である。第１溶着面１１には、レーザの照射や化学処理による樹脂の一部除去による複数の微小溝１１Ａが形成されている。

（微小溝１１Ａ）
溶着面１１の表面には複数の微小溝１１Ａが形成されている。これら複数の微小溝１１Ａには無機充填剤１３が露出され溝側面より突出するとともに、複数の微小溝１１Ａには第２成形品２０の溶融物が含まれる。ところで、本発明は、第１成形品１０の微小溝１１Ａを有する面を接触面として第２成形品２０と一体化して複合成形品１を製造するところ、この複合成形品１において無機充填剤１３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１３が露出していない場合であっても、複合成形品１から第２成形品２０を取り除いた態様において微小溝１１Ａから無機充填剤１３が露出していれば、「複数の微小溝１１Ａにおいて無機充填剤１３が露出されている」ものとする。

微小溝１１Ａの長手方向は、無機充填剤１３の長手方向とは異なることが好ましい。微小溝１１Ａの長手方向と無機充填剤１３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形成される凹凸の山どうしの間に無機充填剤１３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１３が第１成形品１０から脱落しやすく、無機充填剤１３が第１成形品１０及び第２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。

樹脂成形品１０の表面に形成される複数の微小溝１１Ａは、微小溝１１Ａが交差しない縞状に形成されても、微小溝１１Ａが交差する格子状に形成されてもよい。微小溝１１Ａを格子状に形成する場合は、微小溝１１Ａ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、微小溝１１Ａを格子状に形成する場合は、格子がひし形状であっても良い。また、微小溝１１Ａを交差しない縞状に形成する場合は、弾性体の形状に沿って、溝の両端が連結する等高線状に設けることで、接合部の気密性が高まることが期待出来る。

アンカーの効果を十分に果たすようにするため、隣り合う微小溝１１Ａの間隔Ｗは、微小溝の幅の０．７５倍以上４倍以下、すなわち微小溝の幅が２００μｍであれば１５０μｍ以上８００μｍ以下、であることが好ましく、微小溝の幅の1倍以上２倍以下、すなわち微小溝の幅が２００μｍであれば２００μｍ以上４００μｍ以下、であることがより好ましい。間隔が微小溝の幅の０．７５倍、すなわち微小溝の幅が２００μｍであれば１５０μｍ未満であると、無機充填剤１３が第１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、微小溝１１Ａで第２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に外力が加わると第１成形品１０が低い外力で破壊する可能性がある。間隔が微小溝の幅の４倍、すなわち微小溝の幅が２００μｍであれば８００μｍを超えると、無機充填剤１３が第２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、微小溝１１Ａで第２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に外力が加わると第２成形品２０が低い外力で破壊する可能性がある。

また、微小溝１１Ａの深さＤは、無機充填剤１３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、微小溝の短手方向の長さの１／２以上であることが好ましい。深さが微小溝１１Ａの短手方向の長さの１／２未満であると、微小溝１１Ａで第２成形品２０と接合して複合成形品１を形成する際に、微小溝１１Ａに露出する無機充填剤１３と第２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、第１成形品１０と第２成形品２０とを強固に密接できない可能性がある。

また、隣り合う微小溝１１Ａの間隔は、複合成形品においては、微小溝１１Ａの幅の１倍以上２倍以下であることが好ましい。微小溝１１Ａの幅が狭すぎると、無機充填剤１３が第２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、微小溝１１Ａで第２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に外力が加わると第２成形品２０が破壊する可能性がある。隣り合う微小溝１１Ａの間隔が狭すぎると、無機充填剤１３が第１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、微小溝１１Ａで第２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に外力が加わると第１成形品１０が破壊する可能性がある。

〔無機充填剤１３〕
複数の微小溝１１Ａでは無機充填剤１３が露出されている。無機充填剤１３は、レーザ照射や化学処理などにより樹脂の一部を除去する際に除去されずに残り、樹脂に微小溝を形成する際に、微小溝１１Ａの側面から突出して露出するものであれば特に限定されない。

無機充填剤１３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、ガラスビーズ等を挙げることができる。無機充填剤１３が複合成形品１から脱落することを防止し、無機充填剤１３が第１成形品１０及び第２成形品２０の破壊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１３の長さは、長手方向の長さが微小溝１１Ａ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、微小溝１１Ａの短手方向の長さは、無機充填剤１３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、平均繊維長が微小溝１１Ａ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１１Ａ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、微小溝１１Ａで露出する無機充填剤１３が第１成形品１０及び第２成形品２０の破壊を抑えるアンカーの役割を果たすにあたって、レーザの照射部位と非照射部位とによって形成される凹凸の山どうし、又は化学溶解がなされる部位となされない部位とによって形成される凹凸の山どうしを好適に架けることができる点で、無機充填剤１３の形状は繊維状であることが好ましい。

無機充填剤１３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１３が微小溝１１Ａで露出したとしても、この無機充填剤１３が第１成形品１０及び第２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、第１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１３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。

〔凹部１２〕
凹部１２は、第２成形品２０と溶着する際に、第１成形品１０と第２成形品２０との間に弾性体３０を挿入するために設けられる。弾性体を挿入することで、弾性体の反発力で第１成形品１０と第２成形品２０との間の気密性を確保でき、結果として溶解面１１，２１の界面Ｉにおける強度を高めることができる。弾性体は、ゴムやエラストマーで作成された市販のパッキンを使用することができる。凹部１２は第１成形品、第２成形品のどちらか片方に設けられても両方に設けられても構わない。

凹部１２の深さは特に限定されるものでないが、第１成形品１０と第２成形品２０との間の気密性を適切に確保でき複合部品としたときに弾性体が変形して収まる体積が確保できる程度であることが好ましい。

〔第１成形品１０の製造方法〕
第１成形品１０は、無機充填剤１３を含有し、表面に、第２成形品２０と溶着する予定の第１溶着予定面（図３等の符号１１’）が凹部１２を隔てて並設されている樹脂成形品からなる第１成形品予備体に対してレーザの照射や化学処理を行い、無機充填剤１３が露出されている複数の微小溝１１Ａ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微小溝１１Ａを形成しないと、無機充填剤１３が十分に露出しなかったり、設定どおりの幅や深さの微小溝１１Ａ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。

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。

［第２成形品２０］
第２成形品２０は、表面に、第１成形品１０と溶着する予定の第２溶着予定面２１’が並設された成形品である。

第２成形品２０の材料は、未硬化状態の場合に、無機充填剤１３が露出された微小溝１１Ａ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、熱硬化性樹脂、接着剤、金属等のいずれであってもよい。

第２成形品２０の形状については、第１成形品１０と向かい合わせた際に、第１溶着面１１と第２溶着面２１とが互いに向き合って接することができ、弾性体挿入部が空間を隔てて向き合うことができれば、特に限定されるものではない。

[弾性体]
弾性体は、成形品に圧力をかけて押し付けることにより成形品と弾性体の間を気密とすることができれば特に限定されないが、ゴムやエラストマーなどの軟質弾性体を加工して得られるシール部品、例えば市販のパッキンなどが好適に使用される。
＜複合成形品１の製造方法＞
複合成形品１は、微小溝形成工程、弾性体挿入工程、配置工程及び溶解物浸入工程を経ることによって得られる。

［微小溝形成工程］
上記〔第１成形品１０の製造方法〕で説明したとおり、微小溝形成工程は、無機充填剤１３を含有し、表面に、第２成形品２０と溶着する予定の第１溶着予定面１０’が凹部１２を隔てて並設されている樹脂成形品からなる第１成形品予備体にレーザの照射や化学処理を行い、無機充填剤１３が露出されている複数の微小溝を形成する工程である。

［弾性体挿入工程］
弾性体挿入工程は、凹部１２に弾性体３０を挿入する工程である。

［配置工程］
配置工程は、表面に、第１成形品１０と溶着する予定の第２溶着予定面２１’が並設されている第２成形品２０と、第１成形品１０とを、第１溶着予定面２１と第２溶着予定面２２とが互いに向き合うとともに、並設される第１溶着面に挟まれる部分と並設される第２溶着面に挟まれる個所パッキン３０を介して向き合うように配置する工程である。

［溶融物浸入工程］
溶融物浸入工程は、第２溶着予定面２１’を溶かし、微小溝１１Ａに第２成形品２０の溶解物を浸入させる工程である。

第２溶着予定面２１’を溶かす手法として、超音波溶着、熱板溶着、レーザ溶着、高周波誘導加熱溶着等が挙げられる。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、予め微小溝１１Ａを形成した第１溶着予定面１１’に対して他の樹脂からなる第２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。

以下、図３から図５を参照しながら、超音波溶着、熱板溶着、レーザ溶着、高周波誘導加熱溶着を用いたときの複合成形品１の製造方法について説明する。

［超音波溶着又は熱板溶着］
図３は、超音波溶着又は熱板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３の（１）に示すように、第１成形品１０の第１凹部１２に弾性体を挿入する。続いて、図３の（２）に示すように、第１成形品１０の溶着予定面である第１溶着予定面１１’に、第２成形品２０の溶着予定面である第２溶着予定面２１’を近づける。この際、第１溶着予定面１１’と第２溶着予定面２１’とが向かい合わせになり、弾性体挿入部が空間を隔てて向かい合わせになるようにする。

第１溶着予定面１１’は、微小溝１１Ａを有する面である。また、第２溶着予定面２１’は、超音波溶着においては一般的に設けられる凸型先端部２３を有することが好ましい。

続いて、図３の（３）に示すように、第１溶着予定面１１’と第２溶着予定面２１’とを重ね合わせ、上下に圧接させた状態とし、この状態で、超音波又は熱板によって溶着させる。超音波を用いる場合、接合面に縦方向の振動が発生し、その摩擦熱によって成形品１０，２０が溶着する。上記工程を経ることで、超音波溶着又は熱板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。

［レーザ溶着］
図４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、図４の（１）に示すように、第１成形品１０の凹部１２に弾性体を挿入する。続いて、図４の（２）に示すように、第２成形品２０の溶着予定面である第２溶着予定面２１’に、レーザ吸収部位２４を設ける。レーザ吸収部位２４は、第２溶着予定面２１’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、レーザ吸収部位は、第２溶着予定面２１’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４の（３）に示すように、第１成形品１０の溶着予定面である第１溶着予定面１１’に、第２成形品２０の溶着予定面である第２溶着予定面２１’とを向かい合わせ、クランプ等を用いて上下に圧接させた状態とする。この際、第１溶着予定面１１’と第２溶着予定面２１’とが向かい合わせになり、弾性体挿入部がパッキン３０を介して向かい合わせになるようにする。

第１溶着予定面１１’は、複数の微小溝１１Ａを有する面である。複数の微小溝１１Ａの形状は特に限定されるものでなく、微小溝１１Ａが交差しない縞状に形成されても、微小溝１１Ａが交差する格子状に形成されてもよい。微小溝１１Ａを格子状に形成する場合は、微小溝１１Ａ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、微小溝１１Ａを格子状に形成する場合は、ひし形状であっても良い。

第１溶着予定面１１’における微小溝１１Ａは、第１溶着予定面１１’の全面に形成されていてもよいが、第２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４の（４）に示すように、第２成形品２０における第２溶着予定面２１’とは反対の面から第２溶着予定面２１’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２溶着予定面２１’近傍における第２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微小溝１１Ａに入り込むことで、第１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２溶着予定面２１’における溶融樹脂に対して大きな力を加えて第１成形品１０の微小溝１１Ａに入れる際、第２溶着予定面２１’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微小溝１１Ａ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。そして、第１成形品１０として、無機充填剤１３を含有する樹脂成形品にレーザの照射や化学処理を行い、無機充填剤１３が露出され側面から無機充填剤が突出している複数の微小溝１１Ａを形成したものを用いるとともに、第１成形品１０と第２成形品２０との間の隙間１２に弾性体を挿入することで、第１成形品と第２成形品とを接合した際に、微小溝１１Ａに露出する無機充填剤１３が第１成形品１０及び第２成形品２０の破壊を抑えるアンカーの役割を果たし、弾性体を挟み込む形で強度に接合一体化することが可能で、結果として複合成形体１の接合部の気密性への信頼性を著しく高めらることができる。特に、第１成形品１０と第２成形品２０が異なる材料の組み合わせの場合にも気密を実現できる点で好適である。上記の点で、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５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５の（１）に示すように、第１成形品１０の凹部１２に弾性体を挿入する。続いて、図５の（２）に示すように、第１成形品１０の溶着予定面である第１溶着予定面１１’に発熱体４０を載せ、さらに第２成形品２０を載せる。このとき、第１溶着予定面１１’と、第２成形品２０の溶着予定面である第２溶着予定面２１’とが向かい合わせになっている。なお、第１溶着予定面１１’は、微小溝１１Ａを有する面である。

発熱体４０は、貫通穴を有し、第２溶着予定面２１’とは反対の面から高周波がかけられた際に発熱するものであれば、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２溶着予定面２１’における溶融樹脂に対して大きな力を加えて第１成形品１０の微小溝１１Ａに入れる際、第２溶着予定面２１’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５の（３）に示すように、第１溶着予定面１１’と第２溶着予定面２１’とを重ね合わせ、上下に圧接させた状態とし、さらに、図５の（４）に示すように、第２成形品２０における第２溶着予定面２１’とは反対の面から第２溶着予定面２１’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２溶着予定面２１’近傍における第２成形品２０が溶解し、その溶解した樹脂が発熱体４０の貫通穴を通って微小溝１１Ａに入り込み、第２成形品２０が第１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、第１成形品１０と第２樹脂成形品２０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微小溝１１Ａ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、１次成形品のよう寸法安定性に優れる。そして、第１成形品１０として、無機充填剤１３を含有する樹脂成形品にレーザの照射や化学処理を行い、無機充填剤１３が露出され側面から無機充填剤が突出している複数の微小溝１１Ａを形成したものを用いるとともに、第１成形品１０と第２成形品２０との間の隙間１２に弾性体を挿入することで、第１成形品と第２成形品とを接合した際に、微小溝１１Ａに露出する無機充填剤１３が第１成形品１０及び第２成形品２０の破壊を抑えるアンカーの役割を果たし、弾性体を挟み込む形で強度に接合一体化することが可能で、結果として複合成形体１の接合部の気密性への信頼性を著しく高めらることができる。特に、第１成形品１０と第２成形品２０が異なる材料の組み合わせの場合にも気密を実現できる点で好適である。上記の点で、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。

＜試験例１＞ 第１成形品における樹脂の比較

表１において、第１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黒（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黒（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黒（ポリプラスチックス社製）

第２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）

［第１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、レーザを微小溝の幅が１００μｍ、隣り合う微小溝の間隔が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、試験例に係る第１成形品を得た。
（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／ｃｍ^２）
（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／ｃｍ^２）
（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／ｃｍ^２）

［評価］
〔第１成形品の拡大観察〕
試験例に係る第１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。倍率は２０倍、１００倍、３００倍の３種類とした。結果を図６及び表２に示す。

〔微小溝の深さ〕
微小溝の深さを評価するため、試験例に係る第１成形品について、断面観察にて微小溝の深さを測定した。結果を表２に示す。

無機充填剤を含有する樹脂成形品の表面を、微小溝が形成されるように溶かすと、複数の微小溝が形成されるとともに、これら複数の微小溝において溝側面より無機充填剤が突出して露出されることが確認された。

＜試験例２＞ 複合成形品の比較

［第１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、試験例２−１に係る第１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 Ｅ１３０ｉ，ポリプラスチックス社製）そのものを試験例２−２に係る樹脂成形品とした。

［複合成形品の製造］
試験例２−１に係る第１成形品について、溝を設ける面を第１溶着予定面とし、ジュラコンＰＯＭ Ｍ４５０−４４（ポリプラスチックス社製）と超音波溶着を行った。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、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、試験例２−２に係る樹脂成形品について、ジュラコンＰＯＭ Ｍ４５０−４４（ポリプラスチックス社製）と超音波溶着を行った。

［評価］
〔複合成形品の判定〕
結果を図７及び表４に示す。

弾性体が高い反発力を保ちつつ成形品どうしを強固に接合することができるため、弾性体を配設することによる信頼性の高い気密性と高い強度を兼ね備えた複合品を得られることが確認された。

１ 複合成形品
１０ 第１成形品
１１ 第１溶着面
１１Ａ 微小溝
１２ 凹部
１３ 無機充填剤
２０ 第２成形品
２１ 第２溶着面
３０ 弾性体

Claims (4)

1. 第１成形品と第２成形品とが溶着された複合成形品であって、
   前記第１成形品は、無機充填剤を含有し、表面に、前記第２成形品と溶着する第１溶着面が設けられている樹脂成形品であり、
   前記第２成形品は、表面に、前記第１成形品と溶着する第２溶着面が設けられている成形品であり、
   前記第１成形品と前記第２成形品とは、前記第１溶着面と前記第２溶着面とが互いに向き合って接するとともに、弾性体が挿入される空間が設けられており、
   前記第１溶着面には、側壁面から無機充填剤が突出する微小溝が形成され、これら複数の微小溝には前記無機充填剤及び前記第２成形品の溶融固化物が含まれ、
   前記空間には、弾性体が挿入されている、複合成形品。
2. 前記第１溶着面及び前記第２溶着面は、前記弾性体が挿入される空間を挟む位置に並設されている、請求項１に記載の複合成形品。
3. 前記第１成形品と前記第２成形品とは異なる材料からなる、請求項１又は２に記載の複合成形品。
4. 無機充填剤を含有し、表面に、第２成形品と溶着する予定の第１溶着予定面が並設されている樹脂成形品からなる第１成形品にレーザの照射又は化学処理を行い、前記無機充填剤が露出され側壁面から無機充填剤が突出している複数の微小溝を形成する微小溝形成工程と、
   前記第１成形品の空間に弾性体を挿入する弾性体挿入工程と、
   表面に、前記第１成形品と溶着する予定の第２溶着予定面が並設されている第２成形品と、前記第１成形品とを、前記第１溶着予定面と前記第２溶着予定面とが互いに向き合うとともに、前記並設される第１溶着予定面に挟まれる部分と前記並設される第２溶着予定面に挟まれる個所とが前記弾性体を介して向き合うように配置する配置工程と、
   前記第２溶着予定面を溶かし、前記微小溝に前記第２成形品の溶融物を浸入させる溶融物浸入工程とを含む、複合成形品の製造方法。