JP6376867B2 - COMPOSITE STRUCTURE USED FOR APPLICATION OF HEAT CYCLE FROM HOT TO LOW TEMPERATURE IN ENGINE COMPARTMENT AND MANUFACTURING METHOD - Google Patents

COMPOSITE STRUCTURE USED FOR APPLICATION OF HEAT CYCLE FROM HOT TO LOW TEMPERATURE IN ENGINE COMPARTMENT AND MANUFACTURING METHOD Download PDF

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Description

本発明は、射出成形により、アルミニウム複合材とポリプロピレン樹脂部が一体形成される、エンジンコンパートメントにおける高温から低温への熱サイクルが繰り返される用途に用いられる複合構造体及びその製造方法に関する。より詳しくは、ポリプロピレン樹脂とアルミニウム材との複合構造体における樹脂部と金属材との接合性向上技術に関する。 The present invention, by injection molding, the aluminum composite material and polypropylene resin portion is integrally formed, double engagement structure that is used in applications where thermal cycling to low temperatures is repeated from the hot in the engine compartment, and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a technique for improving the bondability between a resin portion and a metal material in a composite structure of a polypropylene resin and an aluminum material.

近年、自動車や電子機器の部品として、樹脂製部材と金属製部材とを一体化した複合成形体が用いられている。このような樹脂・金属複合成形体は、主に、金属材を金型内に配置し、そこに熱可塑性樹脂を射出して一体成形することにより製造される。一方、樹脂・金属複合成形体には、使用する材料又はその組み合わせによっては、射出成形された樹脂部と金属材との間に十分な接合強度が得られないという課題もある。   In recent years, composite molded bodies in which a resin member and a metal member are integrated are used as parts for automobiles and electronic devices. Such a resin / metal composite molded body is manufactured mainly by placing a metal material in a mold and injecting a thermoplastic resin therein to integrally form the material. On the other hand, the resin / metal composite molded body also has a problem in that sufficient bonding strength cannot be obtained between the resin part that has been injection-molded and the metal material depending on the material used or a combination thereof.

そこで、従来、樹脂・金属複合成形体における樹脂部と金属材との接合性を向上させるために、種々の検討がなされている。例えば、金属材としてアルミニウム材又はアルミニウム合金材を用いた樹脂・金属複合成形体については、化学的処理により金属材表面にnm〜μmレベルの凹凸を設ける方法(例えば、特許文献1,2参照)、表面にアルマイト処理を施す方法(例えば、特許文献3参照)などが実用化されている。これら特許文献1〜3に記載されている方法では、射出成形時に熱可塑性樹脂を金属材表面の微細な凹凸や孔に入り込ませることにより、樹脂部と金属材との接合性向上を図っている。   Therefore, various studies have been made in the past in order to improve the bondability between the resin portion and the metal material in the resin / metal composite molded body. For example, for a resin / metal composite molded body using an aluminum material or an aluminum alloy material as a metal material, a method of providing irregularities of nm to μm level on the surface of the metal material by chemical treatment (see, for example, Patent Documents 1 and 2) A method of applying alumite treatment to the surface (for example, see Patent Document 3) has been put into practical use. In the methods described in Patent Documents 1 to 3, the thermoplastic resin is introduced into fine irregularities and holes on the surface of the metal material at the time of injection molding, thereby improving the bondability between the resin portion and the metal material. .

一方、金属材上にポリエステル系樹脂層を設けることにより、樹脂部と金属材との接合性向上を図った樹脂・金属複合成形体も提案されている(特許文献4参照)。この特許文献4に記載の樹脂・金属複合成形体では、金属材表面に特定のポリエステル系樹脂からなる最表層を設け、この最表層上にABS(アクリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂)系樹脂、ABS/ポリカーボネートアロイ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂及びポリエステル系エラストマー樹脂などの樹脂を射出成形し、一体化している。   On the other hand, a resin / metal composite molded body has also been proposed in which a polyester-based resin layer is provided on a metal material to improve the bondability between the resin portion and the metal material (see Patent Document 4). In the resin / metal composite molded article described in Patent Document 4, an outermost layer made of a specific polyester resin is provided on the surface of a metal material, and an ABS (acryl-butadiene-styrene copolymer resin) resin is provided on the outermost layer. A resin such as ABS / polycarbonate alloy resin, polycarbonate resin and polyester elastomer resin is injection-molded and integrated.

特開2007−144795号公報JP 2007-144895 A 特開2009−144198号公報JP 2009-144198 A 国際公開第2004/055248号International Publication No. 2004/055248 特開2012−445920号公報JP 2012-445920 A

しかしながら、前述した従来の技術には、以下に示す問題点がある。即ち、従来の樹脂・金属複合成形体は、樹脂部をPBT(ポリブチレンテレフタレート)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、ABS及びPA6(ナイロン6)などのように分子内に極性基を有する熱可塑性樹脂で形成する場合は比較的一体成形しやすいが、ポリオレフィン系樹脂などのように分子内に極性基を持たない熱可塑性樹脂で形成する場合は、一体成形が難しいという問題点がある。   However, the conventional techniques described above have the following problems. That is, the conventional resin / metal composite molded body is a thermoplastic resin having a polar group in the molecule such as PBT (polybutylene terephthalate), PPS (polyphenylene sulfide), ABS and PA6 (nylon 6). When formed, it is relatively easy to integrally form, but when formed from a thermoplastic resin having no polar group in the molecule such as polyolefin resin, there is a problem that integral molding is difficult.

また、特許文献1〜4に記載されている金属材表面に微細な凹凸や孔を形成する方法は、前述したPBT、PPS及びABSなどには有効であるが、ポリプロピレン樹脂のように流動性が低い樹脂では、微細な凹凸や孔に樹脂が入り込み難く、接合性向上に寄与する極性基も有していないため、十分な接合強度が得られない。特に、特許文献4に記載の技術は、ポリエステル樹脂層を金属表面に形成させ、極性基を有するABS樹脂やポリカーボネート樹脂と接合する技術であるため、ポリエステルと相溶性が小さく、極性基を有さないPP樹脂では十分な接合力が得られない。   Moreover, although the method of forming the fine unevenness | corrugation and hole in the metal material surface described in patent documents 1-4 is effective for PBT, PPS, ABS, etc. which were mentioned above, fluidity | liquidity like a polypropylene resin is possible. With a low resin, it is difficult for the resin to enter fine irregularities and holes, and it does not have a polar group that contributes to improving the bondability. Therefore, sufficient bonding strength cannot be obtained. In particular, the technique described in Patent Document 4 is a technique in which a polyester resin layer is formed on a metal surface and bonded to an ABS resin or a polycarbonate resin having a polar group, and thus has a low compatibility with polyester and has a polar group. If PP resin is not used, sufficient bonding force cannot be obtained.

近年、自動車などでも樹脂−金属複合化した部材が使用され始めているが、エンジンコンパートメントなどのように高温から低温への熱サイクルが繰り返される用途においては、前述した従来技術では、十分な接合耐久性を得ることができない。   In recent years, resin-metal composite members have begun to be used in automobiles and the like. However, in applications such as engine compartments where thermal cycles from high to low temperatures are repeated, the above-described conventional technology provides sufficient bonding durability. Can't get.

このように、分子内に極性基を持たず、化学的に安定なポリプロピレン樹脂と、金属材との複合成形体は、射出成形では十分な接合性が得られず、樹脂部と金属材に貫通孔を設け、この貫通孔を介して表裏面をポリプロピレン樹脂で機械的に接合するなどの方法で、一体化されているのが現状である。そして、この従来金属との一体化が難しいポリプロピレン樹脂を用いた複合成形体において、プレス加工後の金属材を粗面化処理などを実施せずにそのままの状態で射出し、樹脂と一体化することができる技術の開発が望まれている。   In this way, a composite molded body of a polypropylene material and a metal material that does not have a polar group in the molecule and is chemically stable cannot be sufficiently bonded by injection molding, and penetrates the resin part and the metal material. The present situation is that they are integrated by a method such as providing holes and mechanically joining the front and back surfaces with polypropylene resin through the through holes. Then, in this composite molded body using polypropylene resin, which is difficult to integrate with the conventional metal, the pressed metal material is injected as it is without being roughened and integrated with the resin. Development of technology that can do this is desired.

そこで、本発明は、射出成形前に行う金属材の表面処理が不要で、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部との接合性に優れた樹脂・金属複合構造体が得られるアルミニウム複合材、複合構造体及びその製造方法を提供することを主目的とする。   Therefore, the present invention eliminates the need for surface treatment of the metal material prior to injection molding, and provides an aluminum composite material and composite structure in which a resin / metal composite structure excellent in bondability with an injection molded portion made of polypropylene resin can be obtained. And a manufacturing method thereof.

本発明者は、前述した課題を解決し、射出成形に用いるポリプロピレン樹脂とアルミニウム(合金)材とを接合するために、鋭意検討行った。その結果、アルミニウム(合金)材に、結晶化度が特定値以下のポリプロピレン樹脂層を設けることにより、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部との接合性が良好で、温度サイクルが繰り返される環境においても、良好な接合力が維持される複合構造体を実現できることを見出し、本発明に至った。   The present inventor has intensively studied in order to solve the above-described problems and to join a polypropylene resin and an aluminum (alloy) material used for injection molding. As a result, by providing a polypropylene resin layer with a crystallinity of a specific value or less on the aluminum (alloy) material, the bondability with the injection molded part made of polypropylene resin is good, and even in an environment where the temperature cycle is repeated, The present inventors have found that a composite structure capable of maintaining a good bonding force can be realized, and have reached the present invention.

即ち、本発明に係る、エンジンコンパートメントにおける高温から低温への熱サイクルが繰り返される用途に用いられる複合構造体は、射出成形により、アルミニウム複合材とポリプロピレン樹脂からなる射出成形部とが一体形成される複合構造体であって、前記アルミニウム複合材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材と、前記基材の表面の少なくとも一部に設けられ、リン酸クロメート処理、クロム酸クロメート処理、塗布型クロメート処理、酸化ジルコニウム処理又はチタンジルコニウム処理により形成された下地処理皮膜と、前記下地処理皮膜上に設けられ、極性基が導入された変性ポリプロピレン樹脂を含有する接着層と、前記接着層上に設けられたポリプロピレン樹脂層とを有し、前記ポリプロピレン樹脂層を構成するポリプロピレン樹脂は、その融解熱をΔH、結晶化度100%のポリプロピレン樹脂の融解熱をΔHpp(=209J/g)としたとき、下記数式(A)により算出される結晶化度Xcが40%以下のものである。 That is, in the composite structure used for the application in which the heat cycle from the high temperature to the low temperature in the engine compartment according to the present invention is repeated , the aluminum composite material and the injection molded portion made of polypropylene resin are integrally formed by injection molding. A composite structure, wherein the aluminum composite material is provided on at least a part of a surface of the base material made of aluminum or an aluminum alloy and the base material, and is subjected to a phosphoric acid chromate treatment, a chromate chromate treatment, and a coating type chromate treatment. A base treatment film formed by zirconium oxide treatment or titanium zirconium treatment, an adhesive layer provided on the base treatment film and containing a modified polypropylene resin having a polar group introduced thereon, and provided on the adhesive layer A polypropylene resin layer. When the heat of fusion is ΔH and the heat of fusion of a polypropylene resin having a crystallinity of 100% is ΔHpp (= 209 J / g), the degree of crystallinity Xc calculated by the following formula (A) is 40%. It is as follows.

Figure 0006376867
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記射出成形部を形成するポリプロピレン樹脂は、ガラス繊維又は炭素繊維を含有していてもよい。
また、前記射出成形部の線膨張率は、例えば20〜100(×10 −6 /℃)である。
Polypropylene resin forming the pre Symbol injection molding unit may also contain glass fibers or carbon fibers.
Moreover, the linear expansion coefficient of the said injection molding part is 20-100 (x10 < -6 > / degreeC), for example.

本発明に係る、エンジンコンパートメントにおける高温から低温への熱サイクルが繰り返される用途に用いられる複合構造体の製造方法は、アルミニウム複合材を所定形状にプレス成形する工程と、プレス成形されたアルミニウム複合材を、射出型内に配置し、前記型内にポリプロピレン樹脂を射出することにより、前記アルミニウム複合材に前記ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部を一体形成する工程と、を有し、前記アルミニウム複合材として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材と、前記基材の表面の少なくとも一部に設けられ、リン酸クロメート処理、クロム酸クロメート処理、塗布型クロメート処理、酸化ジルコニウム処理又はチタンジルコニウム処理により形成された下地処理皮膜と、前記下地処理皮膜上に設けられ、極性基が導入された変性ポリプロピレン樹脂を含有する接着層と、前記接着層上に設けられたポリプロピレン樹脂層とを有し、前記ポリプロピレン樹脂層を構成するポリプロピレン樹脂は、その融解熱をΔH、結晶化度100%のポリプロピレン樹脂の融解熱をΔHpp(=209J/g)としたとき、上記数式(A)により算出される結晶化度Xcが40%以下であるものを使用する。
また、前記射出成形部を形成するポリプロピレン樹脂は、ガラス繊維又は炭素繊維を含有していてもよい。
その場合、前記射出成形部の線膨張率を20〜100(×10−6/℃)とすることができる。
According to the present invention, a method for manufacturing a composite structure used for an application in which a heat cycle from a high temperature to a low temperature in an engine compartment is repeated includes a step of press-molding an aluminum composite into a predetermined shape, and a press-formed aluminum composite Is formed in an injection mold and a polypropylene resin is injected into the mold, thereby integrally forming an injection molded portion made of the polypropylene resin on the aluminum composite material. A base material made of aluminum or an aluminum alloy and provided on at least a part of the surface of the base material, and formed by phosphoric acid chromate treatment, chromate chromate treatment, coating chromate treatment, zirconium oxide treatment or titanium zirconium treatment A ground treatment film and a coating on the ground treatment film The polypropylene resin comprising a modified polypropylene resin having a polar group introduced therein and a polypropylene resin layer provided on the adhesive layer, and the polypropylene resin constituting the polypropylene resin layer has a heat of fusion of ΔH When the heat of fusion of a polypropylene resin having a crystallinity of 100% is ΔHpp (= 209 J / g), the one having a crystallinity Xc calculated by the above formula (A) of 40% or less is used.
Moreover, the polypropylene resin which forms the said injection molding part may contain glass fiber or carbon fiber.
In that case, the linear expansion coefficient of the injection molded part can be set to 20 to 100 (× 10 −6 / ° C.).

本発明によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材表面のポリプロピレン樹脂からなる射出成形部が形成される領域に、結晶化度が特定範囲にあるポリプロピレン樹脂層を設けているため、射出成形前に表面の粗面化や薬液浸漬処理などの表面処理を施さなくても、射出成形部と金属材との接合性に優れた樹脂・金属複合構造体を製造することができる。   According to the present invention, a polypropylene resin layer having a crystallinity in a specific range is provided in a region where an injection molded part made of polypropylene resin on the surface of a base material made of aluminum or an aluminum alloy is formed. Even if surface treatment such as surface roughening or chemical solution immersion treatment is not performed, a resin / metal composite structure excellent in bondability between the injection molded part and the metal material can be produced.

本発明の第1の実施形態のアルミニウム複合材の構成例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structural example of the aluminum composite material of the 1st Embodiment of this invention. 図1に示すアルミニウム複合材の製造方法をその工程順に示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the aluminum composite material shown in FIG. 1 in the order of the process. 図1に示すアルミニウム複合材の他の製造方法をその工程順に示す図である。It is a figure which shows the other manufacturing method of the aluminum composite material shown in FIG. 1 in the order of the process. 本発明の第2の実施形態の複合構造体の構成例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structural example of the composite structure of the 2nd Embodiment of this invention. A及びBは接合力評価に用いた試験片の形状を示す図であり、Aは底面図であり、Bは側面図である。A and B are figures which show the shape of the test piece used for joining force evaluation, A is a bottom view, B is a side view. プレス成形品の接合力評価用試験片の切り出し位置を示す図である。It is a figure which shows the cutout position of the test piece for joining force evaluation of a press-formed product.

以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.

(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態に係るアルミニウム複合材について説明する。図1は本実施形態のアルミニウム複合材の構成例を模式的に示す断面図である。図1に示すように、本実施形態のアルミニウム複合材10は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材1の表面に、下地処理皮膜2と、接着層3と、ポリプロピレン樹脂層4とが設けられている。
(First embodiment)
First, the aluminum composite material according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the aluminum composite material of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the aluminum composite material 10 of this embodiment, the aluminum or the surface of the substrate 1 made of an aluminum alloy, a surface treatment film 2, an adhesive layer 3, and a polypropylene resin layer 4 is provided It has been.

[基材1]
基材1は、アルミニウム材又はアルミニウム合金材であればよく、その種類、成分組成及び形状は特に限定されるものではない。具体的には、A1100、A3004及びA5052などの一般に用いられているものを使用することができる。
[Substrate 1]
The base material 1 should just be an aluminum material or an aluminum alloy material, The kind, component composition, and shape are not specifically limited. Specifically, commonly used materials such as A1100, A3004, and A5052 can be used.

[下地処理皮膜2]
下地処理皮膜2は、接着層3との密着性を向上させて、より安定した接合強度を得るためのものである。この下地処理皮膜2は、少なくとも接着層3が形成される部分に形成されていればよいが、基材1の接着層3が形成されない部分にも形成されていてもよく、また、基材1の全面に形成されていてもよい。
[Base treatment film 2]
The ground treatment film 2 is for improving adhesion with the adhesive layer 3 and obtaining more stable bonding strength. The base treatment film 2 may be formed at least in a portion where the adhesive layer 3 is formed, but may be formed in a portion where the adhesive layer 3 of the substrate 1 is not formed. It may be formed on the entire surface.

下地処理皮膜2を形成する下地処理としては、りん酸クロメート処理、クロム酸クロメート処理、塗布型クロメート処理、酸化ジルコニウム処理及びチタンジルコニウム処理などを適用することができる。これらの下地処理を行うことにより、湿度の高い雰囲気に暴露される用途や、温度変化の大きい環境で使用される場合でも、アルミニウム複合材と射出成形部との間で安定した接合力を維持することができる。   As the base treatment for forming the base treatment film 2, phosphoric acid chromate treatment, chromic acid chromate treatment, coating-type chromate treatment, zirconium oxide treatment, titanium zirconium treatment and the like can be applied. By performing these surface treatments, a stable bonding force is maintained between the aluminum composite material and the injection-molded part even when used in environments with high humidity or when used in environments with large temperature changes. be able to.

[接着層3]
接着層3は、極性基が導入された変性ポリプロピレンを主成分とする樹脂組成物により形成されている。接着層3の主成分である変性ポリプロピレンに導入されている極性基は、塗装下地処理を行った基材との接着性が良好なものであればよく、具体的には、−OH、−COOH、−O−基及びNH基などが挙げられる。接着層3の厚さは、特に限定されるものではないが、加工性などへの影響を考慮するとできるだけ薄い方が好ましく、更に下地処理皮膜2とポリプロピレン層4との接着性を考慮すると、0.5〜5μm程度にすることが好ましい。
[Adhesive layer 3]
The adhesive layer 3 is formed of a resin composition mainly composed of a modified polypropylene having a polar group introduced therein. The polar group introduced into the modified polypropylene that is the main component of the adhesive layer 3 may be any one that has good adhesion to the base material that has undergone the coating surface treatment. Specifically, —OH, —COOH , —O— group and NH 2 group. The thickness of the adhesive layer 3 is not particularly limited, but is preferably as thin as possible in consideration of the influence on processability and the like, and further considering the adhesiveness between the base treatment film 2 and the polypropylene layer 4, it is 0. It is preferable to be about 5 to 5 μm.

[ポリプロピレン樹脂層4]
ポリプロピレン樹脂層4を構成するポリプロピレン樹脂は、下記数式(A)により算出される結晶化度Xcが40%以下である。ここで、下記数式(A)におけるΔHはポリプロピレン樹脂層4を構成するポリプロピレン樹脂の融解熱(J/g)、ΔHppは結晶化度100%のポリプロピレン樹脂の融解熱(=209J/g)である。
[Polypropylene resin layer 4]
The polypropylene resin constituting the polypropylene resin layer 4 has a crystallinity Xc calculated by the following mathematical formula (A) of 40% or less. Here, ΔH in the following formula (A) is the heat of fusion (J / g) of the polypropylene resin constituting the polypropylene resin layer 4, and ΔHpp is the heat of fusion of the polypropylene resin having a crystallinity of 100% (= 209 J / g). .

Figure 0006376867
Figure 0006376867

ポリプロピレン樹脂層4の結晶化度Xcを40%以下にすることにより、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部との間で安定して良好な接合力が得られると共に、自動車のエンジンルームのように120℃程度の高温から冬季には−30℃程度の低温になる温度サイクルが繰り返される環境においても、良好な接合力を維持することができる。一方、ポリプロピレン樹脂層4の結晶化度Xcが40%を超えると、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部との間で十分な接合力が得られなかったり、温度サイクルが繰り返される環境で使用すると、射出成形部との接合力が低下したりする。   By setting the crystallinity Xc of the polypropylene resin layer 4 to 40% or less, a good bonding force can be stably obtained with an injection molded part made of polypropylene resin, and at 120 ° C. as in an engine room of an automobile. Good bonding strength can be maintained even in an environment where a temperature cycle in which the temperature cycle is as low as about −30 ° C. in winter is repeated. On the other hand, if the degree of crystallinity Xc of the polypropylene resin layer 4 exceeds 40%, a sufficient bonding force cannot be obtained with the injection-molded part made of polypropylene resin, or if it is used in an environment where the temperature cycle is repeated, The bonding strength with the molded part may be reduced.

ポリプロピレン樹脂層4を構成するポリプロピレン樹脂の融点Tmは、射出成形温度以下とすることが望ましく、具体的には120〜200℃であることが好ましい。ポリプロピレン樹脂の射出成形は、通常、200〜240℃の温度範囲で行われるため、ポリプロピレン樹脂層4を構成する樹脂の融点がこの範囲であると、射出成形時に基材1に形成されたポリプロピレン樹脂層4が融解して射出されたポリプロピレン樹脂と相溶し、ポリプロピレン樹脂層4と射出成形部とが一体化する。その結果、より強固な接合力が得られる。   The melting point Tm of the polypropylene resin constituting the polypropylene resin layer 4 is preferably set to be equal to or lower than the injection molding temperature, and specifically preferably 120 to 200 ° C. Since the injection molding of polypropylene resin is usually performed in a temperature range of 200 to 240 ° C., the polypropylene resin formed on the base material 1 at the time of injection molding when the melting point of the resin constituting the polypropylene resin layer 4 is within this range. The layer 4 is melted and compatible with the injected polypropylene resin, and the polypropylene resin layer 4 and the injection molded part are integrated. As a result, a stronger bonding force can be obtained.

また、ポリプロピレン樹脂層4の厚さは、特に限定されるものではないが、ポリプロピレン樹脂層4を形成後に金属材1にプレス成形などの加工を施す場合は、加工性の観点から10〜100μmとすることが望ましい。これにより、加工性を良好に保ちつつ、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部との接合力を向上させることができる。更に、ポリプロピレン樹脂層4は、基材1の全面に設けることもできるが、少なくとも射出成形部が形成される部分に設けられていればよい。   Further, the thickness of the polypropylene resin layer 4 is not particularly limited, but when the metal material 1 is subjected to processing such as press molding after forming the polypropylene resin layer 4, it is 10 to 100 μm from the viewpoint of workability. It is desirable to do. Thereby, joining force with the injection molding part which consists of polypropylene resin can be improved, maintaining workability favorable. Furthermore, the polypropylene resin layer 4 can be provided on the entire surface of the substrate 1, but it is sufficient that it is provided at least on the portion where the injection molded part is formed.

[製造方法]
次に、前述したアルミニウム複合材10の製造方法について説明する。図2は本実施形態のアルミニウム複合材10の製造方法をその工程順に示す図である。図2に示すように、アルミニウム複合材11を製造する際は、先ず、基材1となるアルミニウム材又はアルミニウム合金材の表面を下地処理し、下地処理皮膜2を形成する。次に、この下地処理皮膜2上に、極性基を有する変性ポリプロピレン樹脂を含有する組成物を塗布し、必要に応じて120〜250℃程度の温度で焼き付けを行い、接着層3を形成する。
[Production method]
Next, the manufacturing method of the aluminum composite material 10 mentioned above is demonstrated. FIG. 2 is a view showing a method of manufacturing the aluminum composite material 10 of the present embodiment in the order of steps. As shown in FIG. 2, when manufacturing the aluminum composite material 11, first, the surface of the aluminum material or aluminum alloy material to be the base material 1 is subjected to a ground treatment to form the ground treatment film 2. Next, a composition containing a modified polypropylene resin having a polar group is applied on the base treatment film 2 and baked at a temperature of about 120 to 250 ° C. as necessary to form the adhesive layer 3.

引き続き、例えば加熱ロールを用いたラミネート法などにより、接着層3上にポリプロピレン樹脂フィルム41を積層して熱融着した後、加熱炉などにより160℃以上の温度に加熱する。その際の加熱温度の上限は、特に限定されるものではないが、250℃以上で加熱すると、ポリプロピレン樹脂の分解が顕著になることから、ポリプロピレン樹脂層4を形成する際の加熱温度は、250℃以下とすることが好ましい。その後、空冷又は水冷などにより急冷して、結晶化度Xcが40%以下のポリプロピレン樹脂層4を形成する。   Subsequently, the polypropylene resin film 41 is laminated on the adhesive layer 3 by, for example, a laminating method using a heating roll, and then heat-sealed, and then heated to a temperature of 160 ° C. or higher by a heating furnace or the like. The upper limit of the heating temperature at that time is not particularly limited, but when heated at 250 ° C. or higher, the decomposition of the polypropylene resin becomes significant. Therefore, the heating temperature when forming the polypropylene resin layer 4 is 250 It is preferable to set it as below ℃. Thereafter, it is rapidly cooled by air cooling or water cooling to form a polypropylene resin layer 4 having a crystallinity Xc of 40% or less.

ポリプロピレン樹脂フィルム41の厚さは、形成されるポリプロピレン樹脂層4の厚さに応じて適宜選択することができるが、樹脂を射出する際の衝撃に耐え得る接合力を確保する観点から、15〜70μmとすることが好ましい。ポリプロピレン樹脂層4を形成するポリプロピレン樹脂フィルム41の厚さが薄いと、射出成形時の衝撃に耐えられないだけでなく、欠陥などの品質管理が難しいため高価となる。一方、ポリプロピレン樹脂フィルム41の厚さが100μmを超えると、製造コストが増加すると共に、切断や絞り加工などの加工特性が低下する場合がある。   The thickness of the polypropylene resin film 41 can be appropriately selected according to the thickness of the polypropylene resin layer 4 to be formed. From the viewpoint of securing a bonding force that can withstand an impact when the resin is injected, The thickness is preferably 70 μm. If the thickness of the polypropylene resin film 41 forming the polypropylene resin layer 4 is thin, it is not only difficult to withstand the impact at the time of injection molding, but also expensive because quality control such as defects is difficult. On the other hand, when the thickness of the polypropylene resin film 41 exceeds 100 μm, the manufacturing cost may increase and processing characteristics such as cutting and drawing may be deteriorated.

また、本実施形態の複合アルミニウム材10は、接着層を備えるポリプロピレン樹脂シートを用いて形成することもできる。図3は本実施形態のアルミニウム複合材10の他の製造方法を示す図である。具体的には、図3に示すように、一方の面に、変性ポリプロピレン樹脂を含有する接着層31が形成されたポリプロピレン樹脂シート42を、下地処理皮膜2が形成された基材1の表面に、接着層31が基材1側になるように配置し、接着層31に応じた加熱温度で加熱した後、160℃以上の温度で熱処理を行う。   Moreover, the composite aluminum material 10 of this embodiment can also be formed using a polypropylene resin sheet provided with an adhesive layer. FIG. 3 is a view showing another manufacturing method of the aluminum composite material 10 of the present embodiment. Specifically, as shown in FIG. 3, a polypropylene resin sheet 42 having an adhesive layer 31 containing a modified polypropylene resin formed on one surface is applied to the surface of the base material 1 on which the base treatment film 2 is formed. The adhesive layer 31 is disposed on the substrate 1 side, heated at a heating temperature corresponding to the adhesive layer 31, and then heat-treated at a temperature of 160 ° C. or higher.

その後、空冷又は水冷などにより急冷して、接着層3と、結晶化度Xcが40%以下のポリプロピレン樹脂層4を形成する。このように、接着層31を備えるポリプロピレン樹脂シート42を用いると、接着性塗料を用いなくても、基材1上に簡便な方法で接着層3を形成して、強固な接合力を有するポリプロピレン樹脂層4を形成することが可能となる。   Thereafter, the adhesive layer 3 and the polypropylene resin layer 4 having a crystallinity Xc of 40% or less are formed by quenching by air cooling or water cooling. As described above, when the polypropylene resin sheet 42 including the adhesive layer 31 is used, the adhesive layer 3 is formed on the substrate 1 by a simple method without using an adhesive paint, and has a strong bonding force. The resin layer 4 can be formed.

本実施形態のアルミニウム複合材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材上にポリプロピレン樹脂層を設けているため、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部を形成する前に、表面の粗面化や薬液浸漬処理などの基材を表面処理する必要がない。このポリプロピレン樹脂層は、下地処理皮膜及び変性ポリプロピレン樹脂を主成分とする接着層を介して、基材に積層されているため、基材との接合性にも優れている。更に、本実施形態のアルミニウム複合材は、ポリプロピレン樹脂層の結晶化度を40%以下にしているため、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部との接合性に優れ、更に、温度サイクルが繰り返される環境下においても、接合力の低下を抑制することができる。   Since the aluminum composite material of the present embodiment is provided with a polypropylene resin layer on a base material made of aluminum or an aluminum alloy, before forming an injection molded part made of polypropylene resin, surface roughening or chemical immersion treatment There is no need to surface-treat the substrate. Since this polypropylene resin layer is laminated on the base material via an adhesive layer mainly composed of a base treatment film and a modified polypropylene resin, it has excellent bondability with the base material. Furthermore, since the aluminum composite material of this embodiment has a crystallinity of the polypropylene resin layer of 40% or less, the aluminum composite material is excellent in bondability with an injection-molded part made of polypropylene resin, and in an environment where the temperature cycle is repeated. In this case, it is possible to suppress a decrease in bonding force.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る複合構造体について説明する。図4は本実施形態の複合構造体の構成例を模式的に示す図である。図4に示すように、本実施形態の複合構造体は、前述した第1の実施形態のアルミニウム複合材10に、射出成形により、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部5を一体形成したものである。
(Second Embodiment)
Next, a composite structure according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the composite structure according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the composite structure of the present embodiment is obtained by integrally forming the injection molded portion 5 made of polypropylene resin by injection molding on the aluminum composite material 10 of the first embodiment described above.

[射出成形部5]
射出成形部5は、アルミニウム複合材10のポリプロピレン樹脂層4上に形成されている。射出成形部5を形成するポリプロピレン樹脂の種類や物性は、特に限定されるものではなく、用途や仕様に応じて適宜選択して使用することができる。ただし、基材1と射出成形部5の線膨張率の差が大きいと、長期的には気温や雰囲気温度の変化により、射出成形部5にクラックが発生し、接合力が低下する虞がある。そこで、射出成形部5の線膨張率は、基材1にできるだけ近いことが望ましく、具体的には射出成形部5の線膨張率は20〜100(×10−6/℃)であることが好ましい。これにより、長期に亘って優れた接合強度を維持することが可能となる。
[Injection molding part 5]
The injection molded part 5 is formed on the polypropylene resin layer 4 of the aluminum composite material 10. The kind and physical property of the polypropylene resin which forms the injection molding part 5 are not specifically limited, According to a use and a specification, it can select suitably and can be used. However, if the difference in the linear expansion coefficient between the base material 1 and the injection molded part 5 is large, cracks may occur in the injection molded part 5 due to changes in the temperature and the atmospheric temperature in the long term, and the bonding force may be reduced. . Therefore, it is desirable that the linear expansion coefficient of the injection-molded part 5 is as close as possible to the base material 1, and specifically, the linear expansion coefficient of the injection-molded part 5 is 20 to 100 (× 10 −6 / ° C.). preferable. Thereby, it is possible to maintain excellent bonding strength over a long period of time.

射出成形部5を熱環境の変化の影響を受けにくくするためには、ポリプロピレン樹脂に、ガラス繊維や炭素繊維を添加すればよい。その際、ガラス繊維や炭素繊維の添加量は特に限定されるものではないが、組成物全質量あたり20〜40質量%とすることが好ましく、より好ましくは20〜30質量%である。これにより、射出成形部5の線膨張率を、これらの繊維材を含有しないものに比べて、半分以下にすることができる。特に、射出成形部5に、炭素繊維を含有させると、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材と近い線膨張率にすることができるため、接合耐久性に優れた構造物が得られる。   In order to make the injection-molded part 5 less susceptible to changes in the thermal environment, glass fibers or carbon fibers may be added to the polypropylene resin. In that case, although the addition amount of glass fiber or carbon fiber is not specifically limited, it is preferable to set it as 20-40 mass% per composition total mass, More preferably, it is 20-30 mass%. Thereby, the linear expansion coefficient of the injection molding part 5 can be made into half or less compared with what does not contain these fiber materials. In particular, when carbon fiber is contained in the injection molded part 5, a linear expansion coefficient close to that of a base material made of aluminum or an aluminum alloy can be obtained, so that a structure excellent in joining durability can be obtained.

なお、射出成形部5に含有させる炭素繊維及びガラス繊維の長さは、特に限定されるものではないが、10mm以下であることが好ましい。繊維長が10mmを超えると、ポリプロピレン樹脂の射出性やアルミニウム複合材10に設けたプロピレン樹脂層4との相溶性が低下することがある。   In addition, although the length of the carbon fiber and glass fiber contained in the injection molding part 5 is not specifically limited, It is preferable that it is 10 mm or less. When the fiber length exceeds 10 mm, the injection property of the polypropylene resin and the compatibility with the propylene resin layer 4 provided on the aluminum composite material 10 may be lowered.

[製造方法]
次に、本実施形態の樹脂・金属複合構造体の製造方法について説明する。本実施形態の複合構造体を製造する際は、先ず、アルミニウム複合材10を所定形状にプレス成形する(プレス成形工程)。次に、プレス成形されたアルミニウム複合材10を、射出型内に配置し、型内にポリプロピレン樹脂を射出することにより、アルミニウム複合材10に、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部5を一体形成する(射出成形工程)。
[Production method]
Next, the manufacturing method of the resin / metal composite structure of this embodiment will be described. When manufacturing the composite structure of this embodiment, first, the aluminum composite material 10 is press-molded into a predetermined shape (press molding process). Next, the press-molded aluminum composite material 10 is placed in an injection mold, and a polypropylene resin is injected into the mold, so that an injection molded portion 5 made of polypropylene resin is integrally formed on the aluminum composite material 10 ( Injection molding process).

アルミニウム複合材10は、揮発プレス油などの油種によっては、加工時に付着したプレス油などの潤滑油を除去せず、そのまま射出成形に使用することができるが、一般的にはプレス成形工程後に、アルミニウム複合材10に付着した油分を除去する脱脂工程を行ってから射出成形を実施する。なお、アルミニウム複合材10の成形方法は、プレス成形に限定されるものではなく、曲げ加工などの各種加工方法を適用することができる。また、アルミニウム複合材10は、成形加工せずに、板状のまま使用することもできる。   Depending on the type of oil such as volatile press oil, the aluminum composite material 10 can be used for injection molding as it is without removing lubricating oil such as press oil adhering during processing, but generally after the press molding process. Then, after performing a degreasing step for removing oil adhering to the aluminum composite material 10, injection molding is performed. In addition, the shaping | molding method of the aluminum composite material 10 is not limited to press molding, Various processing methods, such as a bending process, can be applied. Further, the aluminum composite material 10 can be used as it is without being processed.

本実施形態の複合構造体は、ポリプロピレン樹脂と相溶性のあるポリプロピレン樹脂層を備えるアルミニウム複合材を用い、このポリプロピレン樹脂層が設けられている部分にポリプロピレン樹脂からなる射出成形部が形成されている。その結果、金属材と射出成形部との間に強固な接合力が得られ、金属の強度や硬さが生かされた上で、ポリプロピレン樹脂の射出成形による三次元形状対応力を有し、高強度で、意匠性に優れ、安価な樹脂・金属複合成形体を実現することができる。   The composite structure of the present embodiment uses an aluminum composite material having a polypropylene resin layer compatible with polypropylene resin, and an injection molded part made of polypropylene resin is formed in a portion where the polypropylene resin layer is provided. . As a result, a strong bonding force is obtained between the metal material and the injection-molded part, and the strength and hardness of the metal are utilized, and the three-dimensional shape-corresponding force by the injection molding of polypropylene resin is high. It is possible to realize a resin / metal composite molded body that is strong, excellent in design, and inexpensive.

自動車など分野においては、これまで、ボルト止めにより、鉄製部材、アルミニウム製部材又はアルミニウム合金製部材と、ポリプロピレン樹脂部とを締結していたが、本実施形態の複合構造体は、樹脂部と金属材とが一体化して生産することができる。その結果、ボルトが省略されるなどの理由から、コストダウンや工数の削減が図れる。更に、本実施形態の本実施形態の複合構造体は、強度が必要な部材に対しても、適用が可能であり、軽量化の更なる進展が期待される。   In fields such as automobiles, iron members, aluminum members or aluminum alloy members and a polypropylene resin part have been fastened by bolting so far. However, the composite structure of this embodiment has a resin part and a metal. The material can be integrated and produced. As a result, the cost can be reduced and the man-hours can be reduced because the bolt is omitted. Furthermore, the composite structure of this embodiment of the present embodiment can be applied to members that require strength, and further progress in weight reduction is expected.

以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。本実施例においては、以下に示す方法で実施例及び比較例の樹脂・金属複合接合体を作製し、その接合力を評価した。図5A,Bは接合力評価に用いた試験片の形状を示す図であり、Aは底面図であり、Bは側面図である。   Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention. In this example, resin / metal composite assemblies of Examples and Comparative Examples were prepared by the following method, and the bonding strength was evaluated. 5A and 5B are views showing the shape of the test piece used for the bonding force evaluation, A is a bottom view, and B is a side view.

<実施例1>
縦300mm、横200mm、厚さ1mmのアルミニウム合金材(5052H34)を脱脂した後、りん酸クロメート処理(Cr:15mg/m)を行った。その後、バーコート法により、三井化学株式会社製 ユニストールR200(変性ポリプロピレン接着剤)を塗布し、180℃で20秒間焼付けを行い、厚さ3μmの接着層を形成した。次に、この接着層付きアルミニウム合金材に、熱ラミネートロールを用いて、120℃の温度条件で、東レ株式会社製 ポリプロピレンフィルム(トレファン3301,厚さ30μm)を貼り合わせた。
<Example 1>
An aluminum alloy material (5052H34) having a length of 300 mm, a width of 200 mm, and a thickness of 1 mm was degreased and then subjected to a phosphoric acid chromate treatment (Cr: 15 mg / m 2 ). Thereafter, Unistor R200 (modified polypropylene adhesive) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. was applied by a bar coating method, and baked at 180 ° C. for 20 seconds to form an adhesive layer having a thickness of 3 μm. Next, a polypropylene film (Trefan 3301, thickness 30 μm) manufactured by Toray Industries, Inc. was bonded to the aluminum alloy material with an adhesive layer under a temperature condition of 120 ° C. using a heat laminating roll.

その後、170℃にて30秒間加熱した後、水冷し、実施例1のアルミニウム複合材を作製した。なお、同条件の熱処理を実施したポリプロピレンフィルムを、セイコーインスツル株式会社製 DSC(Differential Scanning Calorimetry:示差操査熱量分析器) 7020を用いて分析したところ、結晶化度は35%であった。   Then, after heating at 170 degreeC for 30 second, it cooled with water and the aluminum composite material of Example 1 was produced. In addition, when the polypropylene film which heat-processed on the same conditions was analyzed using DSC (Differential Scanning Calorimetry: 7020) by Seiko Instruments Inc., crystallinity was 35%.

次に、実施例1のアルミニウム複合材を、横25mm、縦100mmの大きさに切断したものを金型内に配置し、ポリプロピレン樹脂層上に、ポリプロピレン樹脂(ダイセルポリマー株式会社製 プラストロン PP−GF40:ガラス繊維含有量40質量%)を射出成形して、縦25mm、横100mm、厚さ3mmの射出成形部を形成し、図5A及び図5Bに示す形状の試験片を得た。その際、射出温度は230℃とし、射出時間は20秒間とした。また、射出成形後は、室温で冷却した。   Next, the aluminum composite material of Example 1 cut to a size of 25 mm in width and 100 mm in length was placed in a mold, and on the polypropylene resin layer, a polypropylene resin (Plastron PP- manufactured by Daicel Polymer Co., Ltd.) was placed. GF40: glass fiber content 40 mass%) was injection-molded to form an injection-molded portion having a length of 25 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 3 mm, and a test piece having the shape shown in FIGS. 5A and 5B was obtained. At that time, the injection temperature was 230 ° C., and the injection time was 20 seconds. Moreover, after injection molding, it cooled at room temperature.

<実施例2>
実施例1と同品種のアルミニウム合金材の表面に、クロム酸クロメート処理(Cr:15mg/m)を施した後、同様の接着層を設けた。また、ポリプロピレンフィルムには、東レ株式会社製 トレファンZK207(厚さ50μm)を使用して、実施例2のアルミニウム複合材を作製した。なお、実施例2のアルミニウム複合材について、実施例1と同様の方法で、ポリプロピレン樹脂層の結晶化度を測定したところ、33%であった。
<Example 2>
The surface of an aluminum alloy material of the same type as in Example 1 was subjected to a chromate chromate treatment (Cr: 15 mg / m 2 ), and then a similar adhesive layer was provided. Moreover, the aluminum composite material of Example 2 was produced using Torayfan ZK207 (thickness 50 micrometers) by Toray Industries, Inc. for a polypropylene film. In addition, about the aluminum composite material of Example 2, when the crystallinity degree of the polypropylene resin layer was measured by the same method as Example 1, it was 33%.

そして、ポリプロピレン樹脂のガラス繊維含有量を20質量%にした以外は、前述した実施例1と同様の方法及び条件で、射出成形部を形成し、図5A及び図5Bに示す形状の試験片を得た。   Then, except that the glass fiber content of the polypropylene resin was 20% by mass, an injection molded part was formed by the same method and conditions as in Example 1 described above, and a test piece having the shape shown in FIGS. 5A and 5B was formed. Obtained.

<実施例3>
実施例1と同品種のアルミニウム合金材の表面に、チタンジルコニウム処理(Zr::15mg/m)を施した後、実施例1と同様の方法及び条件で、射出成形部を作製した。なお、ポリプロピレンフィルムには、東レ株式会社製 トレファン9141(厚さ20μm)を使用した。また、実施例3のアルミニウム複合材について、実施例1と同様の方法で、ポリプロピレン樹脂層の結晶化度を測定したところ、38%であった。
<Example 3>
After the surface of an aluminum alloy material of the same type as in Example 1 was subjected to titanium zirconium treatment (Zr :: 15 mg / m 2 ), an injection molded part was produced by the same method and conditions as in Example 1. In addition, Toray Industries, Inc. Treffan 9141 (thickness 20 micrometers) was used for the polypropylene film. Further, for the aluminum composite material of Example 3, the degree of crystallinity of the polypropylene resin layer was measured by the same method as in Example 1, and it was 38%.

<実施例4>
実施例1と同品種のアルミニウム合金材の表面に、リン酸クロメート処理(Cr::15mg/m)を施した後、熱ラミネートロールを用いて、120℃の温度条件で、変性ポリプロピレン樹脂を含む接着層を備えたポリプロピレン樹脂フィルム(東レ株式会社製 9710B、厚さ50μm)を加圧接合した。その後、170℃の温度条件で30秒間熱処理した後、空冷して、アルミニウム合金板の表面にポリプロピレン樹脂層を形成し、実施例4のアルミニウム合金複合材を形成した。この実施例4のアルミニウム複合材について、実施例1と同様の方法で、ポリプロピレン樹脂層の結晶化度を測定したところ、25%であった。
<Example 4>
The surface of an aluminum alloy material of the same type as in Example 1 was subjected to a phosphoric acid chromate treatment (Cr :: 15 mg / m 2 ), and then a modified polypropylene resin was applied under a temperature condition of 120 ° C. using a heat laminating roll. A polypropylene resin film (9710B, Toray Industries, Inc., thickness 50 μm) provided with an adhesive layer was press-bonded. Then, after heat-treating for 30 seconds at a temperature of 170 ° C., air cooling was performed to form a polypropylene resin layer on the surface of the aluminum alloy plate, and the aluminum alloy composite material of Example 4 was formed. With respect to the aluminum composite material of Example 4, the degree of crystallinity of the polypropylene resin layer was measured by the same method as in Example 1, and it was 25%.

この実施例4のアルミニウム複合材から、縦25mm、横100mm、厚さ1mmのサイズに切り出したものを用いて、実施例1と同様の方法及び条件で射出成形部を形成し、図5A及び図5Bに示す形状の試験片を得た。   Using the aluminum composite material of Example 4 cut into a size of 25 mm in length, 100 mm in width, and 1 mm in thickness, an injection molded part was formed by the same method and conditions as in Example 1, and FIG. 5A and FIG. A test piece having the shape shown in 5B was obtained.

<実施例5>
ガラス繊維を含有しないポリプロピレン樹脂を用いて、射出成形部を形成した以外は、前述した実施例1と同様の条件及び方法で、試験片を作製した。
<Example 5>
A test piece was produced under the same conditions and method as in Example 1 except that the injection molded part was formed using a polypropylene resin not containing glass fiber.

<比較例1>
アルミニウム合金板に下地処理を実施しなかった以外は、前述した実施例1と同様の方法及び条件で、アルミニウム合金複合材を作製した。そして、この比較例1のアルミニウム合金複合材に、実施例2と同様のポリプロピレン樹脂を射出成形して射出成形部を形成し、試験片を作製した。
<Comparative Example 1>
An aluminum alloy composite material was produced by the same method and conditions as in Example 1 described above, except that the base treatment was not performed on the aluminum alloy plate. And the polypropylene resin similar to Example 2 was injection-molded to this aluminum alloy composite material of Comparative Example 1 to form an injection-molded portion, and a test piece was produced.

<比較例2,3>
実施例1と同様の方法で、アルミニウム合金材に接着剤層を形成し、ポリプロピレンフィルムを積層した後、特に再熱処理やその後の急冷を行わずに比較例2のアルミニウム複合材を作製した。また、再熱処理を行い、急冷却のみを実施せずに比較例3のアルミニウム複合材を作製した。これらのアルミニウム複合材におけるポリプロピレン層の結晶化度は、それぞれ比較例2が60%、比較例3が45%であり、いずれも本発明の範囲を超えていた。
<Comparative Examples 2 and 3>
In the same manner as in Example 1, after forming an adhesive layer on an aluminum alloy material and laminating a polypropylene film, an aluminum composite material of Comparative Example 2 was produced without performing reheating or subsequent rapid cooling. Moreover, the aluminum composite material of the comparative example 3 was produced without re-heat-processing and implementing only rapid cooling. The crystallinity of the polypropylene layer in these aluminum composites was 60% in Comparative Example 2 and 45% in Comparative Example 3, respectively, both exceeding the scope of the present invention.

これら比較例2,3のアルミニウム複合材を用いて、前述した実施例1と同様の方法及び条件で、射出成形部を形成し、図5A及び図5Bに示す形状の試験片を作製した。   Using these aluminum composite materials of Comparative Examples 2 and 3, an injection molded part was formed under the same method and conditions as in Example 1 described above, and test pieces having the shapes shown in FIGS. 5A and 5B were produced.

<比較例4>
アルミニウム合金材の表面に、りん酸クロメート処理を実施した後、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いて樹脂層を形成したアルミニウム複合材に、ポリプロピレン樹脂を射出成形した。しかしながら、ポリエチレンテレフタレート樹脂層とポリプロピレン樹脂からなる射出成形部とは、外観上は接合するが、接合強度が低く、一体化することはできなかった。
<Comparative Example 4>
After the surface of the aluminum alloy material was subjected to phosphoric acid chromate treatment, a polypropylene resin was injection-molded into an aluminum composite material in which a resin layer was formed using a polyethylene terephthalate (PET) film. However, the polyethylene terephthalate resin layer and the injection-molded part made of polypropylene resin are bonded in appearance but have low bonding strength and cannot be integrated.

<比較例5>
アルミニウム合金材の表面をりん酸クロメート処理した後、接着層やポリプロピレン樹脂層を設けず、そのまま射出形成に用いて、実施例2と同様の方法及び条件で、、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部を形成し、図5A及び図5Bに示す形状の試験片を作製した。
<Comparative Example 5>
After the surface of the aluminum alloy material is subjected to a chromate chromate treatment, an injection molded part made of polypropylene resin is used in the same manner and under the same conditions and conditions as in Example 2 without using an adhesive layer or a polypropylene resin layer. A test piece having the shape shown in FIGS. 5A and 5B was formed.

<比較例6>
縦25mm、横100mm、厚さ1mmのアルミニウム合金材の表面を、塩酸でエッチングし、発生したスマットを硝酸で洗浄し、平均粗さRaが3μmに粗面化した。このアルミニウム合金材を用いて、実施例2と同様の方法及び条件で射出成形して、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部を形成し、図5A及び図5Bに示す形状の試験片を作製した。
<Comparative Example 6>
The surface of an aluminum alloy material having a length of 25 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 1 mm was etched with hydrochloric acid, and the generated smut was washed with nitric acid to roughen the average roughness Ra to 3 μm. Using this aluminum alloy material, injection molding was carried out under the same method and conditions as in Example 2 to form an injection molded part made of polypropylene resin, and test pieces having the shapes shown in FIGS. 5A and 5B were produced.

<比較例7>
縦25mm、横100mm、厚さ1mmのアルミニウム合金材の表面に、30μmの硫酸アルマイト皮膜を形成したものを用いて、実施例2と同様の方法及び条件で射出成形して、ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部を形成し、図5A及び図5Bに示す形状の試験片を作製した。
<Comparative Example 7>
Injection made of polypropylene resin by injection molding using the same method and conditions as in Example 2 using a surface of an aluminum alloy material having a length of 25 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 1 mm formed with a 30 μm sulfate alumite film. A molded part was formed to produce a test piece having the shape shown in FIGS. 5A and 5B.

[評価]
引張試験機を用いて、実施例及び比較例の各試験片について引張試験を行い、引張強度及び破壊形態により接合力を評価した。また、特に、温度変化の厳しい使用条件を想定し、実施例及び比較例の各試験片について、(1)塩水噴霧(JIS Z2371に準拠、500時間)、(2)85℃−85%相対湿度暴露500時間、(3)−30℃1時間/+120℃1時間(切り替え5分)300サイクルの3種類の耐久試験を実施し、接合力の低下度合いを調査した。
[Evaluation]
Using a tensile tester, a tensile test was performed on each of the test pieces of Examples and Comparative Examples, and the bonding strength was evaluated based on the tensile strength and the fracture mode. In particular, assuming severe use conditions of temperature change, (1) salt spray (according to JIS Z2371, 500 hours), (2) 85 ° C.-85% relative humidity, for each test piece of Examples and Comparative Examples Three types of endurance tests were conducted: exposure for 500 hours, (3) -30 ° C for 1 hour / + 120 ° C for 1 hour (switching 5 minutes), 300 cycles, and the degree of decrease in bonding force was investigated.

図6はプレス成形品の接合力評価用試験片の切り出し位置を示す図である。更に、プレス成形後に、そのまま射出成形ができることを確認するため、実施例及び比較例の各アルミニウム複合材を用いて、図6に示す長方形形状のプレス品20を作製し、この加工品から縦25mm、横100mmの試験片21を切り出し、同様の方法でポリプロピレン樹脂を射出成形して、接合力を調査し、実際のプレス成形品でも同様の接合力が得られるか、調べた。   FIG. 6 is a diagram showing a cut-out position of a test piece for evaluating the bonding strength of a press-formed product. Furthermore, in order to confirm that the injection molding can be performed as it is after the press molding, a rectangular shaped press product 20 shown in FIG. 6 is produced using each aluminum composite material of the example and the comparative example, and the processed product has a length of 25 mm. Then, a test piece 21 having a width of 100 mm was cut out, and a polypropylene resin was injection-molded by the same method, and the joining force was investigated. It was examined whether the same joining force could be obtained with an actual press-molded product.

以上の結果を、下記表1にまとめて示す。なお、下記表1に示す接合強度の評価結果において、引張強度が1500N以上であったものを「○」、1500N未満かつ1000N以上であったものを「△」、1000N未満であったものを「×」とした。   The above results are summarized in Table 1 below. In addition, in the evaluation results of the bonding strength shown in Table 1 below, “◯” indicates that the tensile strength is 1500 N or more, “Δ” indicates that the tensile strength is less than 1500 N and 1000 N or more, and “less” indicates that the tensile strength is less than 1000 N. × ”.

Figure 0006376867
Figure 0006376867

比較例1は、アルミニウム合金材表面に下地処理を実施しない例であり、初期は、実施例に近い接合力が見られるが、耐久試験後の接合力低下が大きかった。比較例2,3は、接着層を設けてポリプロピレン樹脂層を形成したが、特に、再熱処理やその後の急冷を実施しない場合であり、ポリプロピレン樹脂層の結晶化度が本発明の結晶化度を超えているため、初期の接合強度も実施例に比べ低く、射出成形部との接合力が劣っていた。また、剥離界面を見ても、射出成形部の残存がほとんど見られず、アルミニウム合金材と射出成形部との接合力が不十分であった。これにより、結晶化度の調整の有効性が確認された。   Comparative Example 1 is an example in which the surface treatment was not performed on the surface of the aluminum alloy material. Initially, a bonding force close to that of the example was observed, but a decrease in the bonding force after the durability test was large. In Comparative Examples 2 and 3, a polypropylene resin layer was formed by providing an adhesive layer. In particular, this was a case where reheat treatment and subsequent rapid cooling were not performed, and the crystallinity of the polypropylene resin layer was the same as the crystallinity of the present invention. Since it exceeded, initial joining strength was also low compared with the Example, and joining force with an injection molding part was inferior. Further, even when the peeling interface was seen, the injection molded part was hardly left, and the joining force between the aluminum alloy material and the injection molded part was insufficient. This confirmed the effectiveness of adjusting the crystallinity.

比較例4〜7は、いずれも、アルミニウム合金材と射出成形部とが接合しないか、接合したように見えても接合力自体が低く、引張り試験での接合強度は非常に小さかった。これらは、特に、耐久試験後の接合力の低下が大きかったため、厳しい環境での使用は難しいと考えられる。   In all of Comparative Examples 4 to 7, the aluminum alloy material and the injection molded part were not joined, or even if they seemed to be joined, the joining force itself was low, and the joining strength in the tensile test was very small. These are considered to be difficult to use in harsh environments, especially since the decrease in bonding strength after the durability test was large.

これに対して、実施例1〜5のアルミニウム複合材を用いた試験片は、良好な接合力を安定して維持することができた。ただし、実施例5の試験片は、射出成形部を形成するポリプロピレン樹脂がガラス繊維を全く含んでいないため、冷熱サイクル後については、他の実施例の試験片に比べて、接合強度の低下の割合が若干大きかった。   On the other hand, the test piece using the aluminum composite material of Examples 1-5 was able to maintain favorable joining force stably. However, in the test piece of Example 5, since the polypropylene resin forming the injection-molded portion does not contain any glass fiber, after the cooling and heating cycle, the bonding strength is reduced as compared with the test pieces of other examples. The proportion was slightly larger.

1 基材
2 下地処理皮膜
3 接着層
4 ポリプロピレン層
5 射出成形部
10 アルミニウム複合材
20 プレス成形品
21 試験片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Ground treatment film 3 Adhesion layer 4 Polypropylene layer 5 Injection molding part 10 Aluminum composite material 20 Press-molded article 21 Test piece

Claims (6)

射出成形により、アルミニウム複合材ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部とが一体形成される複合構造体であって、
前記アルミニウム複合材は、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部に設けられ、リン酸クロメート処理、クロム酸クロメート処理、塗布型クロメート処理、酸化ジルコニウム処理又はチタンジルコニウム処理により形成された下地処理皮膜と、
前記下地処理皮膜上に設けられ、極性基が導入された変性ポリプロピレン樹脂を含有する接着層と、
前記接着層上に設けられたポリプロピレン樹脂層と、
を有し、
前記ポリプロピレン樹脂層を構成するポリプロピレン樹脂は、その融解熱をΔH、結晶化度100%のポリプロピレン樹脂の融解熱をΔHpp(=209J/g)としたとき、下記数式(A)により算出される結晶化度Xcが40%以下である、
エンジンコンパートメントにおける高温から低温への熱サイクルが繰り返される用途に用いられる複合構造体。
Xc=(ΔH/ΔHpp)×100・・・(A)
By injection molding, an injection molding unit consisting of A aluminum composite material and a polypropylene resin is a composite structure which is integrally formed,
The aluminum composite material is
A substrate made of aluminum or an aluminum alloy;
Provided on at least a part of the surface of the base material, a base treatment film formed by phosphoric acid chromate treatment, chromate chromate treatment, coating type chromate treatment, zirconium oxide treatment or titanium zirconium treatment;
An adhesive layer comprising a modified polypropylene resin provided on the base treatment film and introduced with a polar group;
A polypropylene resin layer provided on the adhesive layer;
Have
The polypropylene resin constituting the polypropylene resin layer is a crystal calculated by the following mathematical formula (A) when the heat of fusion is ΔH and the heat of fusion of a polypropylene resin having a crystallinity of 100% is ΔHpp (= 209 J / g). The degree of conversion Xc is 40% or less.
A composite structure used in applications where the heat cycle from high to low temperatures is repeated in the engine compartment .
Xc = (ΔH / ΔHpp) × 100 (A)
前記射出成形部を形成するポリプロピレン樹脂は、ガラス繊維又は炭素繊維を含有する請求項に記載の複合構造体。 The composite structure according to claim 1 , wherein the polypropylene resin forming the injection-molded portion contains glass fibers or carbon fibers. 前記射出成形部は、線膨張率が20〜100(×10−6/℃)である請求項に記載の複合構造体。 The composite structure according to claim 2 , wherein the injection molded part has a linear expansion coefficient of 20 to 100 (× 10 −6 / ° C.). アルミニウム複合材を所定形状にプレス成形する工程と、
プレス成形されたアルミニウム複合材を、射出型内に配置し、前記型内にポリプロピレン樹脂を射出することにより、前記アルミニウム複合材ポリプロピレン樹脂からなる射出成形部を一体形成する工程と、
を有し、
前記アルミニウム複合材として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材と、前記基材の表面の少なくとも一部に設けられ、リン酸クロメート処理、クロム酸クロメート処理、塗布型クロメート処理、酸化ジルコニウム処理又はチタンジルコニウム処理により形成された下地処理皮膜と、前記下地処理皮膜上に設けられ、極性基が導入された変性ポリプロピレン樹脂を含有する接着層と、前記接着層上に設けられたポリプロピレン樹脂層とを有し、前記ポリプロピレン樹脂層を構成するポリプロピレン樹脂は、その融解熱をΔH、結晶化度100%のポリプロピレン樹脂の融解熱をΔHpp(=209J/g)としたとき、下記数式(A)により算出される結晶化度Xcが40%以下であるものを使用する、
エンジンコンパートメントにおける高温から低温への熱サイクルが繰り返される用途に用いられる複合構造体の製造方法。
Xc=(ΔH/ΔHpp)×100・・・(A)
Pressing the aluminum composite material into a predetermined shape;
A step of placing the aluminum composite material press-molded in an injection mold and injecting a polypropylene resin into the mold to integrally form an injection molded portion made of the aluminum composite material and the polypropylene resin;
Have
As the aluminum composite material, a base material made of aluminum or an aluminum alloy and provided on at least a part of the surface of the base material, phosphoric acid chromate treatment, chromate chromate treatment, coating type chromate treatment, zirconium oxide treatment or titanium zirconium A base treatment film formed by treatment, an adhesive layer containing a modified polypropylene resin provided on the base treatment film and having a polar group introduced therein, and a polypropylene resin layer provided on the adhesive layer. The polypropylene resin constituting the polypropylene resin layer is calculated by the following equation (A), where ΔHpp is the heat of fusion and ΔHpp (= 209 J / g) is the heat of fusion of the 100% crystallinity polypropylene resin. Use a crystallinity Xc of 40% or less.
The manufacturing method of the composite structure used for the use in which the heat cycle from a high temperature to a low temperature in an engine compartment is repeated.
Xc = (ΔH / ΔHpp) × 100 (A)
前記射出成形部を形成するポリプロピレン樹脂は、ガラス繊維又は炭素繊維を含有する請求項に記載の複合構造体の製造方法。 The method for producing a composite structure according to claim 4 , wherein the polypropylene resin forming the injection-molded part contains glass fibers or carbon fibers. 前記射出成形部は、線膨張率が20〜100(×10−6/℃)である請求項に記載の複合構造体の製造方法。 The method for manufacturing a composite structure according to claim 5 , wherein the injection molded part has a linear expansion coefficient of 20 to 100 (× 10 −6 / ° C.).
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