JP7255465B2 - 樹脂組成物との接合用の金属部材、金属樹脂接合体の製造方法、および金属樹脂接合体 - Google Patents

Description

本開示は、樹脂組成物との接合用の金属部材、金属樹脂接合体の製造方法、および金属樹脂接合体に関する。

接着剤を用いずに、樹脂と金属部材とを接合させた接合体を作製する方法が種々検討されている。しかし、本来異種材料である樹脂と金属とは、接合力に乏しいため、これらの接合力を向上させるための工夫が課題とされている。

たとえば、特許文献１には、アルミニウム合金製のアルミ形状体の表面に凹凸部を形成し、上記凹凸部の凹部に樹脂を進入させて固化させることにより、アルミ形状体と樹脂成形体との接合力を高める方法が記載されている。特許文献１によれば、凹部の一部から凹部の内部側につきだした突出部を形成したり、凹部の内部にさらに凹部または凸部を設けたりすることで、アルミ形状体と樹脂成形体との密着強度および気密性をより高めることができるとされている。

また、特許文献２には、アルミニウム合金基材の表面を陽極酸化処理してナノ細孔を形成し、さらに上記表面をアルカリ性溶液で腐食処理して腐食細孔を形成することにより、上記アルミニウム合金基材と樹脂との接合力を高める方法が記載されている。特許文献２によれば、上記処理後のアルミニウム合金基材は、腐食細孔の内部に多数のナノ細孔が形成された構造を有するとされている。

また、特許文献３には、金属板の一方の表面に、凹部と、上記凹部の底面から他方の表面へと貫通する貫通孔を形成し、上記他方の表面を被覆し、かつ上記貫通孔を通して前記凹部の内部まで充填された樹脂層を形成することで、材料を問わずに上記金属板と上記樹脂層とを接合させることができると記載されている。特許文献３には、上記凹部の形成により窪んだ金属は、対応する反対側の上記他方の表面に突出していると記載されている。

特開２０１１－１２１２０６号公報 特表２０１５－５０９５５７号公報 特開２０１２－１８３７０５号公報

特許文献１～特許文献３に記載のように、樹脂組成物と金属部材との接合強度を高める観点から、金属部材の表面を加工する試みが多数行われている。特に、特許文献１に記載の突出部や、特許文献３に記載の貫通孔および凹部のように、樹脂を係止できる構造を形成すれば、樹脂組成物が金属部材から離脱しにくくなり、これらの接合強度はより高まると記載される。

しかし、本発明者らの知見によれば、特許文献１～特許文献３に記載の方法でも、特に金属部材の厚みが大きくなったときには、樹脂組成物と金属部材との接合強度が期待したほどには高まらなかった。

本開示の目的は、樹脂組成物との接合強度をより高めることができる金属部材、上記樹脂組成物と金属部材とが接合した金属樹脂接合体の接合方法、および当該方法により作製される金属樹脂接合体を提供することにある。

一態様に係る樹脂組成物との接合用の金属部材は、いずれも前記金属部材の前記樹脂組成物が接合する表面から突出している、接合時に前記金属部材に接触して流動する前記樹脂組成物の流動方向に沿った断面の断面積が異なる複数の凸部を有し、前記複数の凸部は、前記流動方向に対する下流側ほど、前記流動方向に沿った断面の断面積がより小さくなるように配置されている。

また、一態様に係る金属樹脂接合体の製造方法は、金属部材を型の内部に配置する工程と、前記金属部材が配置されている型の内部に樹脂組成物を射出する工程と、を有し、前記配置された金属部材は、前記射出された樹脂組成物の流動方向に沿った断面の形状が異なる複数の凸部を、前記射出された樹脂組成物が接触する表面に有し、前記複数の凸部は、前記流動方向に対する下流側ほど、前記流動方向に沿った断面の断面積がより小さくなるように配置されている。

また、一態様に係る金属樹脂接合体は、金属部材と、前記金属部材の表面に接合した樹脂組成物と、を有する金属樹脂接合体であって、前記金属部材は、前記樹脂組成物が接合した表面に、接合時に前記金属部材に接触して流動した前記樹脂組成物の流動方向に沿った断面の断面積が異なる複数の凸部を有し、前記複数の凸部は、前記流動方向に対する下流側ほど、前記流動方向に沿った断面の断面積がより小さくなるように配置されている。

本開示によれば、樹脂組成物との接合強度をより高めることができる金属部材、上記樹脂組成物と金属部材とが接合した金属樹脂接合体の接合方法、および当該方法により作製される金属樹脂接合体が提供される。

図１は、第一の実施形態に関する、樹脂組成物との接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。 図２Ａは、金属部材に樹脂組成物を接合させる工程において、型に金属部材を配置する様子を示す模式図であり、図２Ｂは、コアを移動させて型を閉じる様子を示す模式図である。 図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄは、金属部材に樹脂組成物を接合させる工程において、溶融した樹脂組成物をゲートから型の内部に射出する様子を示す模式図である。 図４は、金属部材と固化した樹脂組成物とが接合した金属樹脂接合体を示す模式図である。 図５は、樹脂組成物が固化するときに、凸部の両側から凸部を締め付けるように収縮して固化していく様子を示す模式図である。 図６は、第二の実施形態に関する、樹脂組成物との接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。 図７は、第三の実施形態に関する、樹脂組成物との接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。 図８は、第四の実施形態に関する、樹脂組成物との接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。 図９は、第五の実施形態に関する、樹脂組成物との接合用の金属部材と、型の内部に射出されて金属部材に接触して流動している樹脂組成物と、の様子を示す、模式図である。

以下、本開示の複数の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこれらの実施形態により限定されるものではない。

［第一の実施形態］
図１は、第一の実施形態に関する、樹脂組成物との接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。

図１に示すように、金属部材１００は、板状の部材であって、一方の表面１１０に配置された、表面１１０から突出する複数の凸部１２０を有する。なお、一方の表面１１０は、樹脂組成物が接合する表面である。

本実施形態において、複数の凸部１２０は、金属部材１００の表面に独立して複数配置されたいずれも筒状の複数の突起である。なお、筒状である凸部１２０の形状は限定されず、円柱状、三角柱状、四角柱状、六角柱状、楕円柱状などの柱状、錐体状、錐台状、逆錐台状（逆テーパ状）などのいかなる形状であってもよい。本明細書において、筒状とは、金属部材１００の表面１１０に沿った断面における当該部材の外周上の各点を結ぶ距離のうち、最大となる距離に対する最少となる距離の比０．５以上１．０以下となるような形状を意味する。

複数の凸部１２０は、接合時に金属部材１００に接触して表面１１０に沿って流動する樹脂組成物の流動方向（図１中、白抜き矢印方向。以下、単に「流動方向」ともいう。）に沿って、体積が次第に小さくなる（流通方向に沿った断面の断面積が次第に小さくなる）ような、形状および配置となっている。具体的には、流動方向に対する上流側に配置された凸部１２０ａに対して、凸部１２０ａよりも流動方向に対する下流側に配置された凸部１２０ｂは、体積がより小さい凸部となっている。同様に、凸部１２０ｂに対して、凸部１２０ｂよりも流動方向に対する下流側に配置された凸部１２０ｃは、体積がより小さい凸部となっている。また、凸部１２０ｃに対して、凸部１２０ｃよりも流動方向に対する下流側に配置された凸部１２０ｄは、体積がより小さい凸部となっている。

図２および図３は、金属部材１００に樹脂組成物を接合させる様子を示す工程図である。

まず、図２Ａに示すように、型２００に金属部材１００を配置する。型２００は、金属部材１００が配置されるキャビティ２１０、および可動部であるコア２２０を有し、コア２２０には溶融した樹脂組成物を射出するゲート２３０が設けられている。

なお、金属部材１００は、ゲート２３０から射出された樹脂組成物が金属部材１００の表面に沿って流動する方向（流動方向）に対する下流側ほど、凸部１２０の体積がより小さくなるように、作製されている。そのため、型２００の内部に配置された金属部材１００は、ゲート２３０に近い位置の凸部１２０ほど体積がより大きくなっており、ゲート２３０から遠い位置の凸部１２０ほど体積がより小さくなっている。図２Ａに示した白抜き矢印の方向は、図１に示した矢印と同様に、凸部１２０の体積がより小さくなっていく方向である。

次に、図２Ｂに示すように、コア２２０を移動させて型２００を閉じる。このとき、型の内部を加熱していてもよい。

次に、図３Ａに示すように、溶融した樹脂組成物３００をゲート２３０から型２００の内部に射出する。射出された樹脂組成物３００は、金属部材１００の表面１１０うち、まずゲート２３０の射出方向直下に位置する表面１１０に接触する。

図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、射出された樹脂組成物３００は、金属部材１００の表面１１０に沿って流動して、型２００の内部を充填していく。樹脂組成物の射出は、図３Ｄに示すように型２００の内部が樹脂組成物３００で略完全に充填されるまで行われる。

その後、型２００の冷却により樹脂組成物３００を冷却して固化させることで、図４に示すように、金属部材１００と固化した樹脂組成物３００とが接合した金属樹脂接合体４００を型２００から取り出して得ることができる。なお、金属樹脂接合体４００は、型２００から取り出すときにゲート２３０の出口近辺で樹脂組成物を切断して、ゲート２３０内部の樹脂組成物と分断される。このとき分断後に金属樹脂接合体４００側に付着した樹脂組成物は、その後、磨き処理などの後加工により上記付着した樹脂組成物を除去するが、完全に除去しきることは非常に困難であり、通常、図４に示すような射出痕４１０が固化した樹脂組成物３００の表面に残存する。

ここで、金属は一般に熱伝導率が高い。そのため、図３Ａ～図３Ｄにおいて射出された樹脂組成物３００が流動していくとき、樹脂組成物３００が有する熱は、金属部材１００に奪われ続けることになる。そのため、樹脂組成物３００は、流動するにつれ、温度が低下していき、それに伴い粘度が上昇していき流動性が低下していく。そして、上記流動性が低下した樹脂組成物３００は、金属部材１００の表面に密に接触できないことがある。この状態で樹脂組成物３００が冷却されて固化すると、金属部材１００と樹脂組成物３００との間に空隙が生じてしまい、樹脂組成物が金属部材１００に十分に接合できず、これらの接合強度が高まりにくい。特に、金属部材１００のうち、型２００の内部でゲート２３０から遠い位置に配置される部位ほど、樹脂組成物３００の温度低下および流動性低下による空隙の発生に伴う接合力の低下は、顕著である。

従来、金属部材の厚みを大きくすると樹脂組成物と金属部材との接合強度が高まりにくいことが知られている。これは、特に金属部材１００の厚みが大きいときは、金属部材１００はより多量の熱を奪うことができるため、上述した樹脂組成物３００の温度低下および流動性低下による空隙の発生が起きやすいためだと考えられる。

これに対し、本実施形態では、金属部材１００が有する複数の凸部１２０が、樹脂組成物３００から受け取った熱を保持する熱保持部として作用する。そのため、凸部１２０の周囲の樹脂組成物は、所定の温度を保ちやすく、流動性が低下しにくいため、凸部１２０の表面に密に接触した後に固化することができ、これにより空隙が発生しにくいと考えられる。

また、本実施形態では、図５に示すように、樹脂組成物３００が固化するときに、凸部１２０の両側から凸部１２０を締め付けるように図中矢印方向に収縮して固化していくため、冷却されて収縮した樹脂組成物３００は、凸部１２０に強く固着するように固化していく。

凸部１２０は、これらの作用によって、固化した樹脂組成物３００と金属部材１００との接合強度を高める。そのため、

一方で、凸部１２０は、樹脂組成物３００から受け取った熱を保持するものの、その分の熱を樹脂組成物３００から奪ってもいる。そのため、金属部材１００が表面１１０に複数の凸部１２０を有すると、型２００の内部で樹脂組成物３００が流動する方向（流動方向）に対する下流側ほど、流動経路上の凸部１２０に樹脂組成物３００の熱を奪われ、さらに凸部１２０に累積的に熱を奪われるため、樹脂組成物３００の温度が極端に低下しやすい。そのため、単に複数の凸部１２０を配置しただけでは、流動方向に対する下流側における、流動性の低下に伴う接合強度の低下は十分には抑制しきれない。

本実施形態では、上述した本発明者らの新たな知見に基づき、流動方向下流側においても、凸部１２０の配置による接合強度の向上がより十分に奏されるように、金属部材１００の表面１１０上の位置に応じて、複数の凸部１２０の体積を変化させている。

具体的には、金属部材１００は、流動方向に対する下流側に配置されて、温度が低下した樹脂組成物３００と接触することになる凸部１２０ｃおよび凸部１２０ｄは、上流側に配置された凸部１２０ａおよび凸部１２０ｂよりも体積を小さくされている。これにより、凸部１２０ｃおよび凸部１２０ｄが奪う熱の量を少なくして、流動方向に対する下流側における、樹脂組成物３００の冷却による流動性の低下に伴う接合強度の低下を抑制している。

これにより、流動方向に対する下流側において樹脂組成物３００の温度が極端に低下し、流動性も極端に低下することによる、下流側での接合強度の低下をより生じにくくすることができる。そのため、流動方向に対する上流側および下流側のいずれにおいても、凸部１２０が熱を保持して樹脂組成物３００の流動性の低下による空隙の発生を抑制し、かつ樹脂組成物３００が凸部１２０を締め付けるように収縮して固化していくことによる、接合強度の向上効果が十分に奏されるものと考えられる。

なお、本実施形態において、それぞれの凸部１２０間の間隔は、一定でもよいし、変化していてもよい。たとえば、下流側において凸部１２０が熱を保持することによる接合強度の向上を意図して、流動方向に対する下流側ほど凸部１２０間の距離を小さくして（凸部１２０を密に配置して）もよいし、下流側において凸部１２０が奪う熱の量を少なくして接合強度の低下を抑制することを意図して、流動方向に対する下流側ほど凸部１２０間の距離を大きくして（凸部１２０を粗に配置して）もよい。これらは、金属部材１００および樹脂組成物３００の物性（熱の移動しやすさや樹脂組成物の流動性）、射出する樹脂組成物３００の温度、型２００を加熱する温度などに応じて、適宜設定することができる。

このようにして得られた金属樹脂接合体４００（図４参照）は、金属部材１００と、金属部材１００の表面１１０に接合した樹脂組成物３００と、を有し、金属部材１００と樹脂組成物３００とが接合している表面１１０には、複数の凸部１２０が配置されている。複数の凸部１２０は、射出痕４１０に近いほど体積が大きくなり、射出痕４１０に対して離れていく方向に体積が小さくなるように、配置されている。言い換えると、金属樹脂接合体４００は、金属部材１００と樹脂組成物３００とが接合している表面１１０に、射出痕４１０に対して離れていく方向に沿った断面の断面積が異なる複数の凸部を有する。

なお、樹脂組成物３００は、炭素繊維、ガラス繊維およびセルロースナノファイバーなどの強化繊維３１０を含む繊維強化樹脂組成物であってもよい。そして、強化繊維３１０は、型２００の中を樹脂組成物３００が流動する際に、樹脂組成物３００の流動方向に沿って配向しやすい。このとき、複数の凸部１２０は、強化繊維３１０が配向している方向に沿って、体積が小さくなるように、配置されている。

上述の本実施形態によれば、特に金属部材の厚みが大きいときにも、金属部材と樹脂組成物との接合強度を高めることができる。

［第二の実施形態］
図６は、第二の実施形態に関する、樹脂組成物との接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。

図６に示すように、金属部材６００は、板状の部材であって、一方の表面６１０に配置された複数の凸部６２０を有する。なお、一方の表面６１０は、樹脂組成物が接合する表面である。本実施形態は、複数の凸部６２０の形状のみが第一の実施形態とは異なる。そのため、第一の実施形態との相違点のみを説明し、重複する部分の説明は省略する。

本実施形態において、複数の凸部６２０は、金属部材６００の表面に独立して複数配置された、いずれも棒状の複数の突起である。それぞれの棒状の突起は、接合時に金属部材６００に接触して表面６１０に沿って流動する樹脂組成物の流動方向（図６中、白抜き矢印方向）とは異なる方向に延びるように、表面６１０に沿って配置されている。本実施形態では、複数の凸部６２０は、いずれも流動方向とは直交する方向（図６中、斜線つき矢印方向）に沿って伸びるように、互いに間隔を空けて配置されている。

なお、棒状である凸部６２０の形状は限定されず、三角柱状、四角柱状、六角柱状、楕円柱状などのいかなる形状であってもよい。本明細書において、棒状とは、金属部材６００の表面６１０に沿った断面における当該部材の外周上の各点を結ぶ距離のうち、最大となる距離に対する最少となる距離の比０．５未満となるような形状を意味する。

複数の凸部６２０は、樹脂組成物３００の流動方向（図６中、白抜き矢印方向）に沿って、流動方向への凸部の幅が次第に小さくなる（流通方向に沿った断面の断面積が次第に小さくなる）ような、形状および配置となっている。具体的には、流動方向に対する上流側に配置された凸部６２０ａに対して、凸部６２０ａよりも流動方向に対する下流側に配置された凸部６２０ｂは、上記凸部の幅がより小さい凸部となっている。同様に、凸部６２０ｂに対して、凸部６２０ｂよりも流動方向に対する下流側に配置された凸部６２０ｃは、上記凸部の幅がより小さい凸部となっている。

本実施形態では、樹脂組成物３００の流動方向に対する下流側に配置されて、温度が低下した樹脂組成物３００と接触することになる凸部６２０ｂおよび凸部６２０ｃは、上流側に配置された凸部６２０ａよりも流通方向への凸部の幅（流通方向に沿った断面の断面積）を小さくされている。これにより、金属部材６００は、それぞれの凸部６２０が熱を保持することにより樹脂組成物３００の接合強度を高めつつ、凸部６２０ｂおよび凸部６２０ｃが奪う熱の量を少なくして、流動方向に対する下流側における、樹脂組成物３００の冷却による流動性の低下に伴う接合強度の低下を抑制している。

本実施形態では、それぞれの凸部６２０は、側面として、流動方向に対する上流側を向いた第一面６２２と、流動方向に対する下流側を向いた第二面６２４と、を有する。このような凸部６２０は、射出されて金属部材６００に接触した樹脂組成物３００が冷却されて収縮するとき、第一面６２２と第二面６２４とをより強固に締め付けるように収縮させるので、金属部材６００と樹脂組成物３００との接合強度をより高めることができる。

本実施形態でも、特に金属部材の厚みが大きいときにも、金属部材と樹脂組成物との接合強度を高めることができる。

また、本実施形態では、冷却して収縮するときに締め付ける凸部の面積を大きくできるため、金属部材と樹脂組成物との接合強度をより高めることができる。

なお、複数の凸部６２０は、互いに平行であってもよいし、非平行であって互いにずれた方向に延びていてもよい。

［第三の実施形態］
図７は、第三の実施形態に関する、樹脂組成物との接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。

図７に示すように、金属部材７００は、板状の部材であって、一方の表面７１０に配置された凸部７２０を有する。なお、一方の表面７１０は、樹脂組成物が接合する表面である。本実施形態は、凸部７２０の形状のみが第二の実施形態とは異なる。そのため、第二の実施形態との相違点のみを説明し、重複する部分の説明は省略する。

本実施形態において、凸部７２０は、金属部材７００の表面に複数配置されたいずれも棒状の複数の第一凸部７２０ａ、第一凸部７２０ｂ、第一凸部７２０ｃおよび第一凸部７２０ｄと、これらの凸部を接続するいずれも棒状の第二凸部７３０ａ、第二凸部７３０ｂ、第二凸部７３０ｃおよび第二凸部７３０ｄと、を有する。

それぞれの棒状の第一凸部７２０ａ、第一凸部７２０ｂ、第一凸部７２０ｃおよび第一凸部７２０ｄは、接合時に金属部材７００に接触して表面７１０に沿って流動する樹脂組成物の流動方向（図７中、白抜き矢印方向）とは異なる方向に延びるように、表面７１０に沿って配置されている。本実施形態では、第一凸部７２０ａ、第一凸部７２０ｂ、第一凸部７２０ｃおよび第一凸部７２０ｄは、いずれも流動方向とは直交する方向（図７中、斜線つき矢印方向）に沿って伸びるように、互いに間隔を空けて配置されている。

複数の第一凸部７２０ａ、第一凸部７２０ｂ、第一凸部７２０ｃおよび第一凸部７２０ｄは、樹脂組成物３００の流動方向（図７中、白抜き矢印方向）に沿って、流動方向への凸部の幅が次第に小さくなる（流通方向に沿った断面の断面積が次第に小さくなる）ような、形状および配置となっている。具体的には、流動方向に対する上流側に配置された第一凸部７２０ａに対して、第一凸部７２０ａよりも流動方向に対する下流側に配置された第一凸部７２０ｂは、上記凸部の幅がより小さい凸部となっている。同様に、第一凸部７２０ｂに対して、第一凸部７２０ｂよりも流動方向に対する下流側に配置された第一凸部７２０ｃは、上記凸部の幅がより小さい凸部となっており、第一凸部７２０ｃに対して、第一凸部７２０ｃよりも流動方向に対する下流側に配置された第一凸部７２０ｄは、上記凸部の幅がより小さい凸部となっている。

それぞれの棒状の第二凸部７３０ａ、第二凸部７３０ｂ、第二凸部７３０ｃおよび第二凸部７３０ｄは、それぞれの第一凸部が延びる方向とは異なる方向（図７中、斜線つき矢印方向）に延びるように、表面７１０に沿って配置されている。本実施形態では、第二凸部７３０ａ、第二凸部７３０ｂ、第二凸部７３０ｃおよび第二凸部７３０ｄは、いずれも同一の方向に沿って伸びるように、互いに間隔を空けて配置されている。

複数の第二凸部７３０ａ、第二凸部７３０ｂ、第二凸部７３０ｃおよび第二凸部７３０ｄは、いずれも同一の幅（図７中、斜線つき矢印方向への幅）を有し、同一間隔で配置されている。なお、それぞれの第二凸部の形状および配置はこれらに限定されることはなく、たとえば流動方向に対する下流側ほど、第二凸部の幅は細くなっていてもよい。

本実施形態でも、樹脂組成物３００の流動方向に対する下流側に配置されて、温度が低下した樹脂組成物３００と接触することになる第一凸部７２０ｃおよび第一凸部７２０ｄは、上流側に配置された第一凸部７２０ａおよび第一凸部７２０ｂよりも流通方向への凸部の幅（流通方向に沿った断面の断面積）を小さくされている。これにより、金属部材７００は、それぞれの第一凸部が熱を保持することにより樹脂組成物３００の接合強度を高めつつ、第一凸部７２０ｃおよび第一凸部７２０ｄが奪う熱の量を少なくして、流動方向に対する下流側における、樹脂組成物３００の冷却による流動性の低下に伴う接合強度の低下を抑制している。

また、本実施形態では、それぞれの第一凸部７２０ａ、第一凸部７２０ｂ、第一凸部７２０ｃおよび第一凸部７２０ｄは、流動方向に対する上流側を向いた第一面７２２と、流動方向に対する下流側を向いた第二面７２４と、を有する。このような凸部７２０は、射出されて金属部材７００に接触した樹脂組成物３００が冷却されて収縮するとき、第一面７２２と第二面７２４とをより強固に締め付けるように収縮させるので、金属部材７００と樹脂組成物３００との接合強度をより高めることができる。

なお、複数の第二凸部７３０は、互いに平行であってもよいし、非平行であって互いにずれた方向に延びていてもよい。また、複数の第二凸部７３０は、流動方向と同一方向に延びていてもよいし、流動方向に対して異なる方向に延びていてもよい。

また、複数の第二凸部７３０は、金属部材７００の表面からの高さ（以下、単に「高さ」ともいう。）が複数の第一凸部と同じであってもよいし、第一凸部とは異なっていてもよい。また、複数の第二凸部の凸部間で高さが異なっていてもよいし、同様に、複数の第一凸部の凸部間で高さが異なっていてもよい。

さらに、本実施形態では、射出されて金属部材７００に接触した樹脂組成物３００が冷却されて収縮するとき、第二凸部７３０をも締め付けるように強固に収縮できるので、金属部材７００と樹脂組成物３００との接合強度をより高めることができる。

［第四の実施形態］
図８は、第四の実施形態に関する、樹脂組成物との接合用の金属部材を示す、模式的な斜視図である。

図８に示すように、金属部材８００は、板状の部材であって、一方の表面８１０に配置された複数の凸部８２０を有する。なお、一方の表面８１０は、樹脂組成物が接合する表面である。本実施形態は、凸部８２０の形状のみが第一の実施形態とは異なる。そのため、第一の実施形態との相違点のみを説明し、重複する部分の説明は省略する。

本実施形態において、複数の凸部８２０は、金属部材８００の表面に独立して複数配置されたいずれも筒状の複数の突起である。

複数の凸部８２０は、接合時に金属部材８００に接触して表面８１０に沿って流動する樹脂組成物の流動方向（図８中、複数の白抜き矢印方向。以下、単に「流動方向」ともいう。）に沿って、体積が次第に小さくなる（流通方向に沿った断面の断面積が次第に小さくなる）ような、形状および配置となっている。

具体的には、複数の凸部８２０は、金型２００中で樹脂組成物３００が最初に接触する地点Ｐに最も近い位置に配置された凸部８２０ａと、地点Ｐに対して放射状に配置された、体積がより小さい凸部８２０ｂ、凸部８２０ｃおよび凸部８２０ｄと、を有する。凸部８２０ｂ、凸部８２０ｃおよび凸部８２０ｄは、地点Ｐから離れるほど、体積が小さくなるような形状および配置となっている。

本実施形態でも、樹脂組成物３００の流動方向に対する下流側に配置されて、温度が低下した樹脂組成物３００と接触することになる凸部８２０ｃおよび凸部８２０ｄは、上流側に配置された凸部８２０ａおよび凸部８２０ｂよりも体積流（流通方向に沿った断面の断面積）を小さくされている。これにより、金属部材８００は、それぞれの凸部８２０が熱を保持することにより樹脂組成物３００の接合強度を高めつつ、凸部８２０ｂおよび凸部８２０ｃが奪う熱の量を少なくして、流動方向に対する下流側における、樹脂組成物３００の冷却による流動性の低下に伴う接合強度の低下を抑制している。

そのため、本実施形態でも、特に金属部材の厚みが大きいときにも、金属部材と樹脂組成物との接合強度を高めることができる。

なお、本実施形態では、複数の独立した筒状の凸部８２０が放射状に配置されている例を示したが、それぞれの凸部は、地点Ｐを中心とした環状の突起であってもよく、上記環状の突起は、それぞれ異なる位置に形成された切り欠きを有してもよい。

［第五の実施形態］
図９は、第五の実施形態に関する、樹脂組成物との接合用の金属部材９００と、型の内部に射出されて金属部材９００に接触して流動している樹脂組成物３００と、の様子を示す、模式図である。

本実施形態において、凸部９２０は、金属部材９００の樹脂組成物と接する表面９１０とは反対側の表面９１２から抜き加工されて、内部に空洞部９２２を有する。

本実施形態によれば、凸部９２０がその内部に断熱性の大気が充填された空洞部９２２を有するため、凸部９２０の保温効果が高まっている。そのため、凸部９２０の周囲の樹脂組成物３００は冷却されにくく、流動性の低下による空隙の発生がより顕著に抑制され、金属部材９００と樹脂組成物３００との接合強度がより高まる。

なお、凸部９２０は、第一の実施形態～第四の実施形態で説明したいずれの突起であってもよい。また、金属部材９００が有するすべての凸部９２０が空洞部９２２を有してもよいし、一部の凸部９２０のみが空洞部９２２を有してもよい。たとえば、樹脂組成物の温度が低下しにくい流動方向に対する上流側の突起には空洞部を設けず、樹脂組成物の温度が低下しやすい流動方向に対する下流側の凸部９２０にのみ空洞部９２２を設けてもよい。

また、空洞部９２２の内部は大気充填されていてでもよいし、真空であってもよいし、伝熱性が低い液体などで充填されていてもよい。

また、空洞部９２２は、抜き加工以外の公知の方法により形成されていてもよい。

［その他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

たとえば、上述の第一の実施形態では、複数の凸部が、単一の側面を有する円柱形である例を説明したが、角柱形などの、第二の実施形態と同様に側面に第一面と第二面を有する形状の凸部としてもよい。

また、複数の凸部を逆テーパ状とすることは、金属部材と樹脂組成物との接合強度を高める観点から好ましい。

また、上述の各実施形態では、金属部材が板状である例を説明したが、金属部材は板状以外のいかなる形状であってもよい。また、凸部は、金属部材の一面のみに配置されていてもよいし、いずれも樹脂組成物が接合する複数の面に配置されていてもよい。また、凸部が配置される面は、平面であってもよいし、曲面などの平面以外の面であってもよい。

また、上述の各実施形態では、１つのゲートから型の内部に溶融した樹脂組成物を射出する例を説明したが、複数のゲートから型の内部に溶融した樹脂組成物を射出してもよい。このとき、金属部材は、それぞれのゲートから射出された樹脂組成物が到達する範囲内に、それぞれのゲートからの距離に応じて体積または幅（流動方向に沿った断面の断面積）が変化する複数の凸部を有すればよい。

また、金属部材は、体積または幅（流動方向に沿った断面の断面積）が異なる２つの突起を有すればよいが、それぞれ体積または幅（流動方向に沿った断面の断面積）が異なる３つ以上の突起を有することが好ましい。

また、金属部材は、レーザー加工、ブラスト処理および化学的処理などの方法により、ナノメートル～マイクロメートルオーダーのミクロ凹凸が形成されていてもよい。特に、本開示では、金属部材の表面に凸部を設けるため、凸部の周囲における樹脂組成物の流動性が低下しにくい。そのため、樹脂組成物がミクロ凹凸の内部にも入り込みやすく、ミクロ凹凸を形成した金属部材と樹脂組成物との接合強度もより高めやすい。

本開示によれば、金属部材と樹脂組成物との接合強度をより高めることができる。特に、金属部材の厚みが大きいときにも、上記接合強度をより高めることができるので、金属樹脂接合体の用途が拡大されることが期待される。

１００、６００、７００、８００、９００ 金属部材
１１０、６１０、７１０、８１０、９１０ 表面
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、６２０，６２０ａ、６２０ｂ、６２０ｃ、７２０、８２０、８２０ａ、８２０ｂ、８２０ｃ、８２０ｄ、９２０ 凸部
２００ 型
２１０ キャビティ
２２０ コア
２３０ ゲート
３００ 樹脂組成物
３１０ 強化繊維
４００ 金属樹脂接合体
４１０ 射出痕
６２２、７２２ 第一面
６２４、７２４ 第二面
７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃ、７２０ｄ 第一凸部
７３０、７３０ａ、７３０ｂ、７３０ｃ、７３０ｄ 第二凸部
９１２ 表面
９２２ 空洞部

Claims (8)

1. 樹脂組成物との接合用の金属部材であって、
   いずれも前記金属部材の前記樹脂組成物が接合する表面から突出している、接合時に前記金属部材に接触して流動する前記樹脂組成物の流動方向に沿った断面の断面積が異なる複数の凸部を有し、
   前記複数の凸部は、前記流動方向に対する下流側ほど、前記流動方向に沿った断面の断面積がより小さくなるように配置されており、
   前記複数の凸部は、いずれも前記流動方向とは異なる方向に沿って伸びるように配置された複数の棒状の突起である、
   樹脂組成物との接合用の金属部材。
2. 前記複数の凸部を接続する、前記流動方向または前記流動方向とは異なる方向に沿って伸びるように配置された棒状の突起を有する、請求項１に記載の樹脂組成物との接合用の金属部材。
3. 前記複数の凸部は、少なくとも１つの凸部が、前記流動方向に対する上流側を向いた第一面と、前記流動方向に対する下流側を向いた前記第一面とは異なる第二面と、を有する、請求項１または２に記載の樹脂組成物との接合用の金属部材。
4. 前記複数の凸部は、内部に空洞部を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の樹脂組成物との接合用の金属部材。
5. 金属部材を型の内部に配置する工程と、
   前記金属部材が配置されている型の内部に樹脂組成物を射出する工程と、を有し、
   前記配置された金属部材は、前記射出された樹脂組成物の流動方向に沿った断面の形状が異なる複数の凸部を、前記射出された樹脂組成物が接触する表面に有し、
   前記複数の凸部は、前記流動方向に対する下流側ほど、前記流動方向に沿った断面の断面積がより小さくなるように配置されており、
   前記複数の凸部は、いずれも前記流動方向とは異なる方向に沿って伸びるように配置された複数の棒状の突起である、
   金属樹脂接合体の製造方法。
6. 金属部材と、前記金属部材の表面に接合した樹脂組成物と、を有する金属樹脂接合体であって、
   前記金属部材は、前記樹脂組成物が接合した表面に、接合時に前記金属部材に接触して流動した前記樹脂組成物の流動方向に沿った断面の断面積が異なる複数の凸部を有し、
   前記複数の凸部は、前記流動方向に対する下流側ほど、前記流動方向に沿った断面の断面積がより小さくなるように配置されており、
   前記複数の凸部は、いずれも前記流動方向とは異なる方向に沿って伸びるように配置された複数の棒状の突起状の凸部である、
   金属樹脂接合体。
7. 前記樹脂組成物は、射出痕を有し、
   前記流動方向は、前記射出痕に対して離れていく方向である、
   請求項６に記載の金属樹脂接合体。
8. 前記樹脂組成物は、強化繊維を含む繊維強化樹脂組成物であり、
   前記流動方向は、前記強化繊維が配向している方向である、
   請求項６または７に記載の金属樹脂接合体。

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