JP6366861B2 - 樹脂複合成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂複合成形体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、金属成形体を樹脂成形体に置き換える動きが広がっている。それに伴い、一の樹脂成形体と他の樹脂成形体とを強固に一体化する技術の提供が求められる。

特許文献１は、一の樹脂成形体と他の成形体とを一体化して複合成形品を製造する方法を開示する。この方法は、繊維状無機充填剤を含有する樹脂成形品に樹脂の一部除去を行い、側面から無機充填剤が露出された溝を形成して溝付き樹脂成形体を得た後、溝付き樹脂成形体の溝を有する面を接触面として他の成形体と一体化する。溝付き樹脂成形体を得る際、樹脂の一部除去は、レーザ照射によって行われる。この方法によると、溝で露出する無機充填剤が溝付き樹脂成形体及び他の成形体の破壊を抑えるアンカーの役割を果たし、結果として複合成形体の強度を著しく高めることができる。

また、特許文献２は、樹脂成形部品を金型内に挿入し、該樹脂成形部品の周囲に樹脂を射出成形して樹脂成形部品と一体化させるインサート成形方法等を開示する。この方法において、金型内に挿入する樹脂成形部品の成形材料として、特定樹脂Ａ（ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂あるいはポリプロピレン樹脂）と特定樹脂Ｂ（ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂あるいはポリカーボネイト樹脂）のどちらか一方を使用し、射出成形する樹脂として特定樹脂Ａ，Ｂの他方を使用する。そして、金型内に挿入する樹脂成形部品の適所に、インサート成形やアウトサート成形の際に射出した樹脂によって変形して該射出成形した樹脂の内部に残るリブ等の突起を形成する。この方法によると、金型内に挿入する樹脂成形部品にあらかじめ形成されたリブ等の突起が射出成形によって変形して射出成形された樹脂の内部に残るため、互いに融着しない樹脂どうしが接触面で剥離した場合でも、変形したリブ等の突起が楔のように互いの成形部分を繋ぐことになり、片側の樹脂の成形部分が脱落するのを抑えることができる。

特許第５６３２５６７号公報 特開平７−１３７０８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の手法では、溝で露出する無機充填剤をアンカーにしていることから、少なくとも一方の樹脂成形体は、無機充填剤を含むものでなければならない。そのため、樹脂複合成形体を構成する２種類の樹脂成形体のいずれもが無機充填剤を含有しない場合であっても、両者を強固に接合できる技術の提供が求められる。

また、特許文献１に記載の手法では、繊維状無機充填剤を含有する樹脂成形品における樹脂の一部除去をレーザ照射によって行うことから、該樹脂成形品の色を、レーザの吸収性が高い色にすることを要する。そのため、特許文献１に記載の手法では、繊維状無機充填剤を含有する樹脂成形品の色に制約が伴う。

また、特許文献２に記載の手法においては、接合界面での接合強度について、なお改良の余地がある。

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、樹脂成形体における無機充填剤の有無、樹脂成形体の色に制約を伴うことなく、他の成形体と接合したときの強度をよりいっそう高めることの可能な樹脂複合成形体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樹脂成形体の表面に、第２樹脂組成物を射出する際の射出温度を所定の範囲内にし、及び第１樹脂成形体の表面の形状を所定の形状にすることで、上記の課題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。

（１）本発明は、熱可塑性の第１樹脂組成物の硬化物からなり、表面に凹凸を有する第１樹脂成形体の表面に、熱可塑性又は熱硬化性の第２樹脂組成物を射出する射出工程を含む、前記第１樹脂成形体と、前記第２樹脂組成物の硬化物からなる第２樹脂成形体とが接合された樹脂複合成形体の製造方法であって、前記射出工程における前記第２樹脂組成物の温度と前記第１樹脂成形体のビカット軟化点との差は、１５℃以上３００℃以下であり、前記樹脂複合成形体において、前記第１の樹脂成形体の前記凹凸の凸部の高さをＬ（ｍｍ）、前記凸部の幅であって、前記第２樹脂組成物が射出された方向に平行な方向の幅をｄ（ｍｍ）、前記第２樹脂組成物が射出された方向に垂直な方向の幅をｂ（ｍｍ）としたとき、６Ｌ／ｂｄ^２の値が５以上６００以下である、樹脂複合成形体の製造方法である。

（２）また、本発明は、前記第１樹脂組成物を構成する樹脂と、前記第２樹脂組成物を構成する樹脂とが同じである、（１）に記載の樹脂複合成形体の製造方法である。

本発明によると、樹脂成形体における無機充填剤の有無、樹脂成形体の色に制約を伴うことなく、他の成形体と接合したときの強度をよりいっそう高めることの可能な樹脂複合成形体を提供することができる。

本実施形態に係る樹脂複合成形体１の製造方法の一例を示す概略模式図である。 樹脂複合成形体１における第１樹脂成形体１０の凹凸面１１の状態を示す模式図である。 凹凸面１１の変形例を示す図である。 第１樹脂成形体１０の凹凸面１１に、第２樹脂組成物を射出圧力Ｐ（Ｎ）で射出したときの凹凸面１１の凸部１３の倒れにくさを説明するための模式図である。 試験例２における破壊荷重の測定結果を示す図である。 試験例３における破壊荷重の測定結果を示す図である。 試験例１−３に係る樹脂複合成形体１の上方から下方に向け、第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察できるように切断したときの断面を示す図である。

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。

＜樹脂複合成形体の製造方法＞
図１は、本実施形態の製造方法の一例を示す概略模式図である。

本実施形態の製造方法では、まず、図１の（Ａ）に示すように、成形面に凹凸が形成された射出成形用金型を用いて第１樹脂組成物（１次樹脂）を１次成形し、表面が凹凸形状の凹凸面１１を有する第１樹脂成形体１０を得る（１次成形工程）。

続いて、図１の（Ｂ）に示すように、第１樹脂成形体１０を金型（図示せず）に入れ、この金型の内部に、凹凸面１１を接触面として、未硬化の第２樹脂組成物を射出する（射出工程）。そして、第２樹脂組成物を硬化し、第１樹脂成形体１０と、第２樹脂組成物の硬化物からなる第２樹脂成形体２０とを一体化して、樹脂複合成形体１を得る。

〔１次成形工程〕
［第１樹脂組成物］
第１樹脂組成物を構成する樹脂は、熱可塑性であれば、特に限定されない。好適な樹脂の例として、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等が挙げられる。

［射出成形用金型］
図示は、省略するが、射出成形用金型の成形面には、凹凸が形成されており、射出成形の対象に対して、形状を転写可能な構成になっている。

［第１樹脂成形体１０］
図２の（Ａ）は、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１の状態を示す模式図であり、図２の（Ｂ）は、凹凸面１１の部分拡大図である。凹凸面１１は、凹部１２（「溝」に相当）と凸部１３（「山」に相当）とを含んで構成される。

凹部１２と凸部１３が交互に複数形成されることにより、第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０とをいっそう強固に接合できる。

図２では、凹凸面１１の形状がメッシュ状（凸部１３が網目状に形成される形状）であるものとして説明しているが、凹凸面１１の形状は、特に限定されない。例えば、図３の（Ａ）に示すように、凹凸面１１の形状は、縞状（凹部１２及び凸部１３が交互に縞状に形成される形状）であってもよいし、図３の（Ｂ）に示すように、凹凸面１１の形状は、等高線状（凹部１２及び凸部１３が交互に等高線に形成される形状）であってもよい。また、図３の（Ｃ）に示すように、凹凸面１１の形状は、斜格子状（凸部１３が凹凸面１１の辺に対して斜めに配されている形状）であってもよい。中でも、第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０とをよりいっそう強固に接合できる点で、凹凸面１１の形状は、メッシュ状であることが好ましい。

また、図示は省略するが、凸部１３の形状は、四角形に限るものでなく、丸形や楕円形であってもよい。

第１の樹脂成形体１０の凸部１３の高さをＬ（ｍｍ）、凸部１３における第１方向の幅をｄ（ｍｍ）、第２方向の幅をｂ（ｍｍ）としたとき、６Ｌ／ｂｄ^２の値は、６００以下である。ここで、第１方向とは、第２樹脂組成物が射出される方向に平行な方向をいい、第２方向とは、第２樹脂組成物が射出される方向に垂直な方向をいう。

図４は、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１に、第２樹脂組成物を射出圧力Ｐ（Ｎ）で射出したときの凹凸面１１の凸部１３の倒れにくさを説明するための模式図である。凸部１３の倒れにくさは、曲げ応力σ_ｂ（ＭＰａ）で表すことができ、この曲げ応力σ_ｂは、６ＬＰ／ｂｄ^２で表される。本実施形態では、そのうち、６Ｌ／ｂｄ^２を係数ａとし、この係数ａの大小によって、凸部１３の倒れにくさを評価している。

係数ａ（６Ｌ／ｂｄ^２）の上限は、６００以下であればよいが、４００以下であることが好ましく、２００以下であることがより好ましく、１００以下であることがさらに好ましい。係数ａが大きすぎると、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１に、第２樹脂組成物を射出したときに凸部１３が倒れ、凹凸面１１が第１樹脂成形体１０及び第２樹脂成形体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。

また、成形品の凸部１３の係数ａが大きくなることは、凸部１３が細長い形状となることを意味し、それを成形する金型側には、凸部１３に対応する細長い凹構造を設けることになるため、係数ａが極端に大きい場合、金型製造の観点で難易度が高くなる可能性がある。

係数ａ（６Ｌ／ｂｄ^２）の下限は、５以上であればよいが、１０以上であることが好ましく、２０以上であることがより好ましい。係数ａが小さすぎると、凹凸面１１が、第１樹脂成形体１０及び第２樹脂成形体２０の破壊を抑えるアンカーの機能を十分に果たせない可能性がある。

隣り合う凸部１３の間隔（ピッチ）Ｐは、特に限定されないが、第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０とを強固に接合するため、Ｐは、凹部１２の幅（溝幅）Ｗの１．５以上４倍以下、すなわち溝の幅が０．２ｍｍであれば０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であることが好ましく、溝の幅の２倍以上３倍以下、すなわち溝の幅が０．２ｍｍであれば０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であることがより好ましい。隣り合う凸部１３の間隔（ピッチ）Ｐが狭すぎると、凸部１３の幅（ｂ、ｄ）及び溝幅Ｗがいずれも狭いことから、第１樹脂成形体１０の凸部１３の構造強度、及び第２樹脂成形体２０のうち第１樹脂成形体１０の凹部１２に入り込んだ部分の構造強度が低くなるため、樹脂複合成形体１が低い外力で破壊する可能性がある。

また、隣り合う凸部１３の間隔（ピッチ）Ｐが広くとも、溝幅Ｗが狭すぎると、樹脂複合成形体１に外力が加わることで、第２樹脂成形体２０が低い外力で破壊する可能性があり、同様に隣り合う凸部１３の間隔（ピッチ）Ｐが広くとも、凸部１３の幅（ｂ、ｄ）が狭すぎると、樹脂複合成形体１に外力が加わることで、第１樹脂成形体１０が低い外力で破壊する可能性がある。

〔射出工程〕
射出工程は、第１樹脂成形体１０を金型（図示せず）に入れ、この金型の内部に、凹凸面１１を接触面として、未硬化の第２樹脂組成物を射出する工程である。

［第２樹脂組成物］
第２樹脂組成物を構成する樹脂は、熱可塑性又は熱硬化性である。また、第２樹脂組成物の融点が第１樹脂組成物の融点以上であれば、通常、第２樹脂組成物を射出する際の温度が、第１樹脂組成物の熱変形温度よりも高くなる傾向にあるため、後述するかしめの効果を得られやすくなるが、第２樹脂組成物の融点が第１樹脂組成物の融点以下であっても、第１樹脂組成物の熱変形温度より高い温度で第２樹脂組成物を射出できる組み合わせであれば、本発明において適用可能である。

第２樹脂組成物の融点が第１樹脂組成物の融点よりも低い場合、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１に対して未硬化の第２樹脂組成物を射出した際に、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１が熱変形しにくい傾向となるため、形状係数ａを大きくすることが好ましい。形状係数ａの範囲としては１００以上が好ましく、２００以上５００以下がより好ましい。

第１樹脂組成物を構成する樹脂と、第２樹脂組成物を構成する樹脂とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。中でも、特許文献１に記載の手法（繊維状無機充填剤を含有する樹脂成形品に樹脂の一部除去を行い、側面から無機充填剤が露出された溝を形成して溝付き樹脂成形体を得た後、溝付き樹脂成形体の溝を有する面を接触面として他の成形体と一体化する手法）に比べて、高い強度の樹脂複合成形体１が得られることから、第１樹脂組成物を構成する樹脂と、第２樹脂組成物を構成する樹脂とは、同じであることが好ましい。

［第２樹脂組成物の射出］
第２樹脂組成物を射出するにあたり、第１樹脂成形体１０の熱変形温度（ビカット軟化点）以上の温度で、未硬化の第２樹脂組成物を第１樹脂成形体１０の凹凸面に配する。これにより、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１の一部を熱変形させて、第２樹脂成形体２０の第１樹脂成形体１０との接触面を第１樹脂成形体１０の表面に凹凸によってかしめることができる。

射出工程における第２樹脂組成物の温度と第１樹脂成形体のビカット軟化点との差（ΔＴ）は、１５℃以上３００℃以下であり、３０℃以上１１０℃以下であることがより好ましく、４０℃以上９０℃以下であることがさらに好ましく、４５℃以上８０℃以下であることがよりさらに好ましく、５０℃以上７０℃以下であることが特に好ましい。

当該ΔＴが小さすぎると、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１を十分に熱変形させることができず、結果、第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０とを好適に接合できない可能性があるため、好ましくない。

他方、ΔＴが大きすぎると、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１が溶解してしまい、凹凸面１１の凸部１３が消失する可能性があるため、好ましくない。

射出圧は、第２樹脂組成物が第１樹脂成形体１０の凹部（溝）１２に入り込み、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１がアンカー効果を発揮できるだけの射出圧及び充填後の保圧であればよい。

射出速度は、射出圧入の際に、凹部１２に未硬化の第２樹脂組成物が入り込み、凸部１３の一部に応力をかけて、凸部１３を変形させ、かしめることができる射出速度であればよい。

〔硬化工程〕
硬化工程は、射出工程で供給した未硬化の第２樹脂組成物を硬化し、第１樹脂成形体１０と、第２樹脂組成物の硬化物からなる第２樹脂成形体２０とを一体化して、樹脂複合成形体１を得る工程である。これら１次成形工程、射出工程及び硬化工程を経ることで、多重成形による樹脂複合成形体１が得られる。

〔樹脂複合成形体１の評価〕
上記したとおり、第１樹脂成形体１０に関し、係数ａ（６Ｌ／ｂｄ^２）の値は、５以上６００以下である。本発明の技術的範囲の属否を検討するにあたり、係数ａは、樹脂複合成形体１から評価することになる。

樹脂複合成形体１から係数ａを評価する手法として、（１）Ｘ線ＣＴによる評価、（２）第１樹脂成形体１０を溶解せず、第２樹脂成形体２０を溶解する溶媒を用いて第２樹脂成形体２０を溶融させ、残りの第１樹脂成形体１０について係数ａを評価する手法、（３）第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察できるように樹脂複合成形体１を切削し、切削後の断面から第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察する手法等が挙げられる。本実施形態では、係数ａを簡便かつ低コストで評価できることから、上記（３）第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察できるように樹脂複合成形体１を切削し、切削後の断面から第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察する手法によって係数ａを評価するものとする。

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＞ １次成形工程の条件（凹凸面１１の形状）
〔１次成形〕
ポリフェニレンサルファイド樹脂（製品名：ジュラファイド ０２２０Ａ９、ビカット軟化点：２５０℃、ポリプラスチックス社製）を下記の条件で射出成形し、縦１３ｍｍ、横６５ｍｍ、厚さ６．５ｍｍの板状の第１樹脂成形体１０を得た。

第１樹脂成形体１０の厚さ方向と縦方向とによって形成される一側面（縦６．５ｍｍ、横１３ｍｍ）には、凹凸が形成されている。この凹凸からなる凹凸面１１における凸部１３の形状は、表１に記載のとおりであり、凹部はいずれも幅０．２ｍｍである。
（１次成形の条件）
予備乾燥：１４０℃、３時間
シリンダ温度：３２０℃
金型温度：１５０℃
射出速度：２０ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：５０ＭＰａ

〔２次成形〕
第１樹脂成形体１０の凹凸面１１を接触面として、縦１３ｍ、横１３０ｍｍ、厚さ６．５ｍｍのキャビティを有する射出成形用金型にインサートし、１次成形の際に使用した樹脂と同じ樹脂を、１次成形と同じ条件で射出成形し、樹脂複合成形体１を得た。

〔評価〕
試験例１−１〜１−５に係る樹脂複合成形体１のそれぞれについて、接合強度を測定した。接合強度の測定は、樹脂複合成形体１を引張り剥がし、破壊荷重を測定することによって行った。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、クロスヘッド速度は、１０ｍｍ／分とした。結果を表１に示す。

試験例１より、係数ａ（６Ｌ／ｂｄ^２）の値が５以上６００以下の範囲内にあると、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１を接触面として第２樹脂成形体２０と一体化して樹脂複合成形体１を得た際に、第１樹脂成形体１０及び第２樹脂成形体２０の破壊を有意に防ぐことが可能であることが確認された。

＜試験例２＞ ２次成形工程の条件（第２樹脂組成物の射出温度）及び樹脂材料の比較

表２において、第１樹脂組成物及び第２樹脂組成物の材質は、次のとおりである。
ＰＯＭ：ポリアセタール樹脂（製品名：ジュラコンＭ９０−４４、ビカット軟化点：１４８℃、ポリプラスチックス社製）
ガラス繊維入りＰＯＭ：ガラス繊維入りポリアセタール樹脂（製品名：ジュラコンＧＨ−２５、ビカット軟化点：１５４℃、ポリプラスチックス社製）
ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート樹脂（製品名：ジュラネックス２２００、ビカット軟化点：１９０℃、ポリプラスチックス社製）
ガラス繊維入りＰＢＴ：ガラス繊維入りポリブチレンテレフタレート樹脂（製品名：ジュラネックス３３００、ビカット軟化点：２１４℃、ポリプラスチックス社製）
ＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド樹脂（製品名：ジュラファイドＰＰＳ ０２２０Ａ９、ビカット軟化点：２５０℃、ポリプラスチックス社製）
ガラス繊維入りＰＰＳ：ガラス繊維入りポリフェニレンサルファイド樹脂（製品名：ジュラファイドＰＰＳ １１４０Ａ１、ビカット軟化点：２６６℃、ポリプラスチックス社製）
ガラス繊維入りＰＥＥＫ：ガラス繊維入りポリエーテルエーテルケトン樹脂（製品名：ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ ２０００ＧＦ３０、ダイセル・エボニック社製）

〔本実施形態に記載の発明〕
まず、本実施形態に記載の手法によって、樹脂複合成形体１を得た。
［１次成形］
表２に記載の第１樹脂組成物を、下記の条件で射出成形し、試験例１−２と同じ形状（係数ａ（６Ｌ／ｂｄ^２）＝３８）の第１樹脂成形体１０を得た。

（ＰＯＭ、ガラス繊維入りＰＯＭ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：２００℃
金型温度：８０℃
射出速度：１６ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：５０ＭＰａ

（ＰＢＴ、ガラス繊維入りＰＢＴ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：２６０℃
金型温度：６０℃
射出速度：２０ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：５０ＭＰａ

（ＰＰＳ、ガラス繊維入り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：１５０℃
射出速度：２０ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：５０ＭＰａ

［２次成形］
第１樹脂成形体１０の凹凸面１１を接触面として、試験例１と同じ射出成形用金型にインサートし、表２に記載の第２の樹脂組成物を射出成形し、樹脂複合成形体１を得た。第２樹脂組成物の温度（シリンダ温度）と第１樹脂成形体１０のビカット軟化点との差は、表２に示した通り、−６６℃から２５２℃の範囲内で複数設定した。射出成形の条件は、１次成形の条件と同様、第２樹脂組成物を構成する樹脂の種類によって異なるものとした。
なお、ガラス繊維入りＰＥＥＫにおける射出成形の条件は下記の通りである。
（ガラス繊維入りＰＥＥＫ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：４００℃
金型温度：１８０℃
射出速度：２０ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：８０ＭＰａ

〔評価〕
試験例２に係る樹脂複合成形体１のそれぞれについて、試験例１と同じ手法によって接合強度を測定した。結果を表２及び図５に示す。

図５に示す試験例２の結果より、第２樹脂組成物を射出する際における第２樹脂組成物の温度と第１樹脂成形体１０のビカット軟化点との差（ΔＴ）が１５℃以上３００℃以下であると、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１を接触面として第２樹脂成形体２０と一体化して樹脂複合成形体１を得た際に、１０ＭＰａ以上の接合強度が得られ、第１樹脂成形体１０及び第２樹脂成形体２０の破壊を有意に防ぐことが可能であるといえる。

試験例２の結果より、上記ΔＴが３０℃以上１１０℃以下であると、２０ＭＰａ以上の接合強度が得られる。上記ΔＴが４０℃以上９０℃以下であると、３０ＭＰａ以上の接合強度が得られる。上記ΔＴが４５℃以上８０℃以下であると、４０ＭＰａ以上の接合強度が得られる。上記ΔＴが５０℃以上７０℃以下であると、５０ＭＰａ以上の接合強度が得られる。

上記ΔＴが１５℃未満であると、樹脂複合成形体１を得ても、十分な接合強度を得ることができない。これは、第２樹脂組成物の射出によって第１樹脂成形体１０の凹凸面１１を十分に熱変形させることができず、結果、第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０とを好適に接合できなかったためであると予想される。

他方、ΔＴが３００℃を超えると、十分な接合強度を得ることが難しい。これは、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１が溶解してしまい、凹凸面１１の凸部１３が消失する傾向にあるためであると予想される。

（試験例２−１〜２−９）第１樹脂組成物＝ガラス繊維不含
試験例２−１〜２−９は、いずれも第１樹脂成形体１０がガラス繊維を含有していない。そして、試験例２−１〜２−９の樹脂複合成形体１は、いずれも１０ＭＰａ以上の接合強度を有する。

試験例２−１〜２−９から、本実施形態に記載の発明により、樹脂成形体における無機充填剤の有無、樹脂成形体の色に制約を伴うことなく、他の成形体と接合したときの強度をよりいっそう高めることの可能な樹脂複合成形体を提供できることが裏付けられる。

中でも、試験例２−１、２−２、２−５、２−８及び２−９では、第１樹脂組成物を構成する樹脂と、第２樹脂組成物を構成する樹脂とが同じである。そして、試験例２−１、２−２、２−５、２−８及び２−９の樹脂複合成形体１は、いずれも２０ＭＰａ以上の接合強度を有する。

試験例２−１、２−２、２−５、２−８及び２−９から、本実施形態に記載の発明では、第１樹脂組成物を構成する樹脂と、第２樹脂組成物を構成する樹脂とが、同じであることが好ましいことが裏づけられる。

（試験例２−１０〜２−１３）第１樹脂組成物を構成する樹脂＝第２樹脂組成物を構成する樹脂
試験例２−１０〜２−１３では、第１樹脂成形体１０がガラス繊維を含有する。そして、第１樹脂組成物を構成する樹脂と、第２樹脂組成物を構成する樹脂とが同じである。試験例２−１０〜２−１３の樹脂複合成形体１は、いずれも２０ＭＰａ以上の接合強度を有する。

試験例２−１０〜２−１３からも、本実施形態に記載の発明では、第１樹脂組成物を構成する樹脂と、第２樹脂組成物を構成する樹脂とが、同じであることが好ましいことが裏づけられる。

（試験例２−１４〜２−１６）２次成形のシリンダ温度と第１樹脂組成物のビカット軟化点の差（ΔＴ）≧１５℃
試験例２−１４〜２−１６では、第１樹脂成形体１０がガラス繊維を含有する。そして、第１樹脂組成物を構成する樹脂と、第２樹脂組成物を構成する樹脂とが異なり、第２樹脂組成物の射出工程の温度は、第１樹脂組成物のビカット軟化点よりも１５℃以上高い。

試験例２−１４〜２−１６の樹脂複合成形体１は、いずれも１０ＭＰａ以上の接合強度を有する。

（試験例２−１７〜２−２５）２次成形のシリンダ温度と第１樹脂組成物のビカット軟化点の差（ΔＴ）＜１５℃
試験例２−１７〜２−２５では、第１樹脂成形体１０がガラス繊維を含有する。そして、第１樹脂組成物を構成する樹脂と、第２樹脂組成物を構成する樹脂とが異なり、第２樹脂組成物の射出工程の温度と、第１樹脂組成物のビカット軟化点との差は１５℃よりも低い。

この場合、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１に対して未硬化の第２樹脂組成物を射出しても、第１樹脂成形体１０の凹凸面１１が熱変形せず、第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０とを好適に接合できない。よって、第２樹脂組成物の射出工程の温度は、第１樹脂組成物のビカット軟化点よりも１５℃以上高いことを要する。

（試験例２−２６）
第１樹脂組成物を、ガラス繊維を入れていないＰＯＭ、第２樹脂組成物をガラス繊維入りＰＥＥＫとした例である。ΔＴ＝２５２、接合強度は１０．２ＭＰａであった。

＜試験例３＞ 特許文献１に記載の発明

表３において、第１樹脂組成物及び第２樹脂組成物の材質は、次のとおりである。
ＰＯＭ：ポリアセタール樹脂（製品名：ジュラコンＭ９０−４４、ビカット軟化点：１４８℃、ポリプラスチックス社製）
ガラス繊維入りＰＯＭ：ガラス繊維入りポリアセタール樹脂（製品名：ジュラコンＧＨ−２５、ビカット軟化点：１５４℃、ポリプラスチックス社製）
ガラス繊維入りＰＢＴ：ガラス繊維入りポリブチレンテレフタレート樹脂（製品名：ジュラネックス３３００、ビカット軟化点：２１４℃、ポリプラスチックス社製）
ガラス繊維入りＰＰＳ：ガラス繊維入りポリフェニレンサルファイド樹脂（製品名：ジュラファイドＰＰＳ １１４０Ａ１、ビカット軟化点：２６６℃、ポリプラスチックス社製）

〔特許文献１に記載の発明〕
試験例２との対照として、特許文献１に記載の手法によって、樹脂複合成形体１を得た。
［溝付き樹脂成形品の製造］
表３に記載の第１樹脂組成物を、下記の条件で射出成形し、縦１３ｍｍ、横６５ｍｍ、厚さ６．５ｍｍの板状の射出成形体を得た後、当該射出成形体の厚さ方向と縦方向とによって形成される一側面（縦６．５ｍｍ、横１３ｍｍ）に、レーザを溝の幅が１００μｍ、隣り合う溝の間隔が３００μｍになるように、斜格子状に３０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５０ｋＨｚ、走査速度１０００ｍｍ／ｓとした。これにより、溝付き樹脂成形体を得た。

（ＰＯＭ、ガラス繊維入りＰＯＭ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：２００℃
金型温度：８０℃
射出速度：１６ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：５０ＭＰａ

（ガラス繊維入りＰＢＴ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：２６０℃
金型温度：６０℃
射出速度：２０ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：５０ＭＰａ

（ガラス繊維入り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：１５０℃
射出速度：２０ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：５０ＭＰａ

［樹脂複合成形体の製造］
溝付き樹脂成形体のそれぞれについて、レーザの照射によって形成された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、表３に示す第２樹脂組成物を、〔特許文献１に記載の発明〕の［溝付き樹脂成形品の製造］に記載の条件と同じ条件で射出成形し、樹脂複合成形体を得た。

〔評価〕
試験例３に係る樹脂複合成形体１のそれぞれについて、試験例１と同じ手法によって接合強度を測定した。結果を図６に示す。なお、図６では、試験例３に係る各試験例について、表２に示す試験例２の各試験例と、材料の組み合わせが同一のもの（例．試験例２−１と試験例３−１）を対比するよう並べて示す。

［試験例３−１〜３−４］第１樹脂組成物＝ガラス繊維不含
試験例３−１〜３−４では、溝付き樹脂成形品がガラス繊維を含有していないため、特許文献１に記載の手法によって樹脂複合成形体を得ることは、できない。一方、試験例２−１〜２−４に示した通り、本実施形態に記載の手法であれば、第１樹脂成形体が無機充填剤を含有していなくとも、１０ＭＰａ以上の接合強度を有する樹脂複合成形体１を得ることができる。

［試験例３−５〜３−８］第１樹脂組成物を構成する樹脂＝第２樹脂組成物を構成する樹脂
試験例３−５〜３−８と試験例２−１０〜２−１３の対比によると、本実施形態に記載の手法によって得られる樹脂複合成形体の接合強度は、特許文献１に記載の手法によって得られる樹脂複合成形体の接合強度と同等以上である。

なお、特許文献１に記載の手法を用いる場合、溝付き樹脂成形品の樹脂成分をレーザの照射によって除去して溝を形成するには、樹脂部が効率よくレーザを吸収するように、カーボンブラック等の着色剤で樹脂組成物を着色する必要があるのに対し、本実施形態に記載の発明では、金型に設けられた凹凸の転写により、第１樹脂成形体１０を射出成形した時点で凹凸面１１が形成されることから、第１樹脂組成物の色目は特に制約を受けることなく自由に設定できるため、外観部品等においても適用可能な点で有利である。

［試験例３−９〜３−１２］樹脂複合体成形時のシリンダ温度と第１樹脂組成物のビカット軟化点の差（ΔＴ）＜１５℃
試験例３−９〜３−１２では、第１樹脂成形体１０がガラス繊維を含有する。そして、第１樹脂組成物を構成する樹脂と、第２樹脂組成物を構成する樹脂とが異なり、第２樹脂組成物を射出成形する際のシリンダ温度と、第１樹脂組成物のビカット軟化点との差は１５℃よりも低い。

この場合、試験例２−１９、２−２０、２−２４及び２−２５に示す、本実施形態に記載の手法では十分な接合強度が得られていなかったのに対し、試験例３−９〜３−１２に示す、特許文献１に記載の手法では、高い接合強度が得られていたことから、本実施形態に記載の手法と、特許文献１に記載の手法とでは、その接合のメカニズムが全く異なるものであるということができる。

＜試験例４＞ 凹凸面１１の形状及び樹脂材料の比較
試験例１−２の形状（係数ａ（６Ｌ／ｂｄ^２）＝３８）に加え、表４に示す各形状について、表５に示す樹脂材料の組み合わせで、試験例１と同じ射出成形用金型及び試験例２と同じ成形条件にて、樹脂複合成形体１を成形し、試験例１と同じ手法にて接合強度を測定した。結果を表５に示す。

ここで、表４における形状１は、試験例１−２と同じ形状である。

試験例４−１から試験例４−４及び試験例４−７に示される通り、係数ａ（６Ｌ／ｂｄ^２）の値が５以上６００以下であり、第２樹脂組成物の射出工程の温度と、第１樹脂組成物のビカット軟化点との差（ΔＴ）の値が１５℃以上３００℃以下の範囲内にあると、１０ＭＰａ以上の高い接合強度が得られることが確認された。また、試験例４−５及びＸ−６に示される通り、第２樹脂組成物の射出工程の温度と、第１樹脂組成物のビカット軟化点との差が１５℃よりも低い場合、いずれの係数ａにおいても１０ＭＰａに満たない接合強度しか得られないことが確認された。なお、試験例４−７のａ＝７５０の「製造不可」は、形状６の凸部１３が非常に細長い形状となることから、金型製造が困難であったため、試験が不可能であったことを意味する。

＜試験例５＞ 係数ａの評価法の検討
係数ａ、すなわち、６Ｌ／ｂｄ^２は、金型の寸法である。他方、樹脂複合成形体では接合界面で溶着が生じているため、樹脂複合成形体１における第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との接合界面の形状は、金型の寸法と完全に同一とはいえない。

しかしながら、特許発明の技術的範囲の属否を検討するにあたり、金型の寸法から特許発明の技術的範囲の属否を立証するのは難しいため、樹脂複合成形体１の形状から、特許発明の技術的範囲の属否を立証する手法を確立することを要する。

樹脂複合成形体１から係数ａを評価する手法として、（１）Ｘ線ＣＴによる評価、（２）第１樹脂成形体１０を溶解せず、第２樹脂成形体２０を溶解する溶媒を用いて第２樹脂成形体２０を溶融させ、残りの第１樹脂成形体１０について係数ａを評価する手法、（３）第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察できるように樹脂複合成形体１を切削し、切削後の断面から第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察する手法等が挙げられる。中でも、係数ａを簡便かつ低コストで評価できることから、上記（３）第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察できるように樹脂複合成形体１を切削し、切削後の断面から第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察する手法によって係数ａを評価できることが好ましい。

そこで、係数ａの評価法として、上記（３）の手法を採用できるかを検討した。

〔検討〕
試験例１−３に係る樹脂複合成形体１の上方から下方に向け、第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察できるように切断した。そして、切削後の断面から第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を拡大観察した。結果を図７に示す。

図７に示すとおり、樹脂複合成形体１の断面の形状は、金型の形状とは多少異なっている。これは、樹脂複合成形体１では接合界面で溶着が生じているため、と予想される。

しかしながら、図７に示す通り、接合前後において、接合界面の寸法が大きく異なるものではなく、上記（３）の手法によっても、係数ａを正しく評価できる。

そこで、本実施形態では、係数ａを評価する手法として、上記（３）第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察できるように樹脂複合成形体１を切削し、切削後の断面から第１樹脂成形体１０と第２樹脂成形体２０との境界を観察する手法を採用するものとする。

＜試験例６＞ 成形条件による影響の検討
一般的に、インサート成形により樹脂成形体を接合する場合、２次成形時のシリンダ温度、金型温度、射出速度、保圧といった成形条件を高めに設定したり、１次成形体（第１樹脂成形体１０）を予備加熱しておく等、成形条件によって接合強度を向上させる試みもなされている。そこで、本実施形態においても、凹凸面１１の形状（係数ａ）及び樹脂材料の組み合わせ（ΔＴ）を揃えた状態で、成形条件を変更し、成形条件が接合強度に与える影響について検討した。

［１次成形］
ポリフェニレンサルファイド樹脂（製品名：ジュラファイド １１４０Ａ１、ビカット軟化点：２６６℃、ポリプラスチックス社製）を下記の条件で射出成形し、試験例４の形状２と同じ、係数ａ（６Ｌ／ｂｄ^２）＝７５の第１樹脂成形体１０を得た。
（１次成形の条件）
予備乾燥：１４０℃、３時間
シリンダ温度：３２０℃
金型温度：１５０℃
射出速度：２０ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：５０ＭＰａ

［２次成形］
第１樹脂成形体１０の凹凸面１１を接触面として、試験例１と同じ射出成形用金型にインサートし、ポリアセタール樹脂（製品名：ジュラコン Ｍ９０−４４、ビカット軟化点：１４８℃、ポリプラスチックス社製）を表６の成形条件で射出成形し、樹脂複合成形体１を得た。ここで、試験例６−１の成形条件は、試験例２におけるガラス繊維入りＰＯＭの成形条件と同じであり、それを基準に、成形条件の各項目を変更したものである。なお、表中の「予備加熱」は、第１樹脂成形体１０を１５０℃のホットプレート上に静置し、接触面の表面温度が１５０℃に上がるまで十分待ってから、射出成形用金型にインサートしたことを意味する。

〔評価〕
試験例６に係る樹脂複合成形体１のそれぞれについて、試験例１と同じ手法によって接合強度を測定した。結果を表６に示す。

表６に示す試験例６の結果より、成形条件を種々変更した場合において、接合強度の変化は大きくとも０．８ＭＰａ程度であった。ここで、試験例２−２４と同じ樹脂材料の組み合わせ（第１樹脂組成物にガラス繊維入りＰＰＳ、第２樹脂組成物にＰＯＭ）及び同じ成形条件により得られたものである試験例６−１が、試験例２−２４に対し接合強度が１ＭＰａ以上向上していることが確認された。すなわち、成形条件による接合強度の向上よりも、本実施形態の、凹凸面１１の形状（係数ａ）による接合強度の向上の方が、より高い効果を得ることができる。

１ 樹脂複合成形体
１０ 第１樹脂成形体
１１ 凹凸面
１２ 凹部（溝）
１３ 凸部（山）
２０ 第２樹脂成形体

Claims (6)

1. 熱可塑性のレーザーを吸収する着色剤を含有しない第１樹脂組成物の硬化物からなり、表面に射出成形によって形成した凹凸を有する第１樹脂成形体の表面に、熱可塑性又は熱硬化性の第２樹脂組成物を射出する射出工程を含む、前記第１樹脂成形体と、前記第２樹脂組成物の硬化物からなる第２樹脂成形体とが接合された樹脂複合成形体の製造方法であって、
   前記射出工程における前記第２樹脂組成物の温度から前記第１樹脂成形体のビカット軟化点を減じた値は、１５℃以上３００℃以下であり
   前記樹脂複合成形体において、前記第１の樹脂成形体の前記凹凸の凸部の高さをＬ（ｍｍ）、前記凸部の幅であって、前記第２樹脂組成物が射出された方向に平行な方向の幅をｄ（ｍｍ）、前記第２樹脂組成物が射出された方向に垂直な方向の幅をｂ（ｍｍ）としたとき、６Ｌ／ｂｄ^２の値が５以上６００以下である、樹脂複合成形体の製造方法。
2. 前記射出工程における前記第２樹脂組成物の温度から前記第１樹脂成形体のビカット軟化点を減じた値が、３０℃以上１１０℃以下である請求項１記載の樹脂複合成形体の製造方法。
3. 前記第１の樹脂組成物が、無機充填剤を含まない樹脂組成物である請求項１または２記載の樹脂複合成形体の製造方法。
4. 前記第１樹脂組成物を構成する樹脂と、前記第２樹脂組成物を構成する樹脂とが同じである、請求項１〜３いずれかの項に記載の樹脂複合成形体の製造方法。
5. 前記第１樹脂組成物を構成する樹脂と、前記第２樹脂組成物を構成する樹脂とが異なっている、請求項１〜３いずれかの項に記載の樹脂複合成形体の製造方法。
6. 前記第１の樹脂成形体の隣り合う凸部の間隔をＰ（ｍｍ）、凹部の溝幅をＷ（ｍｍ）としたとき、Ｐの値が１．５Ｗ以上４Ｗ以下である、請求項１〜５いずれかの項に記載の樹脂複合成形体の製造方法。