KR20210042362A - 금속/수지 복합 구조체, 금속/수지 복합 구조체의 제조 방법 및 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 금속/수지 복합 구조체(106)는, 금속 부재(103)와, 금속 부재(103)에 접합하고, 또한 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물에 의해 구성된 수지 부재(105)와, 금속 부재(103)와 수지 부재(105) 사이에 마련되고, 또한 무기물 입자에 의해 구성된 무기물 입자층(107)을 구비한다. 그리고, 금속 부재(103)는 적어도 수지 부재(105)와의 접합부 표면에 미세 요철 형상(104)을 갖고, 무기물 입자층(107)은 금속 부재(103)의 미세 요철 형상(104)의 일부 또는 전부를 덮도록 형성되어 있고, 금속 부재(103)와 수지 부재(105)는 무기물 입자층(107)을 통해 접합되어 있다.

Description

금속/수지 복합 구조체, 금속/수지 복합 구조체의 제조 방법 및 냉각 장치

본 발명은 금속/수지 복합 구조체, 금속/수지 복합 구조체의 제조 방법 및 냉각 장치에 관한 것이다.

전기·자동차 분야를 중심으로 폭넓은 산업 분야에 있어서, 철계 금속이나 알루미늄계 금속 등의 금속과 열가소성 수지를 일체화시키는 복합화 기술의 유용성이 증가하고 있다.

종래, 이러한 금속과 열가소성 수지의 접합에는 접착제를 사용하는 것이 일반적이었다. 그러나, 접착제를 사용하는 방법은 생산 공정수를 증가시킬 뿐만 아니라, 경시 변화에 수반하여 접착력이 저하되거나, 고온 하에 있어서 접합 강도가 발현되지 않거나 하는 경우도 있으므로, 특히 자동차 등의 내열성이 요구되는 분야로의 적용을 어렵게 하고 있었다. 또한, 나사 고정 등의 기계적인 접합 방법도 종래부터 널리 행해져 왔지만, 경량화의 점에서 보급이 한정되어 있었다.

금속과 열가소성 수지를 접합하는 새로운 방법으로서, 표면이 조화된 금속 부재에 열가소성 수지를 사출 성형하는 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1).

국제 공개 제2015/8847호 일본 특허 공개 제2001-62862호 공보 일본 특허 공개 제2016-74116호 공보

사출 성형에 있어서, 일반적으로, 열가소성 수지는 금형 캐비티에 충전하는 데 충분한 유동성을 갖는 상태로 되는 온도까지 가열하여 용융한 후에 사출 성형된다. 이때, 용융 수지의 유동성은 금형 캐비티로의 충전의 용이함을 정할뿐만 아니라, 충전 후에 용융 수지가 충분한 압력을 갖고 인서트 금속의 표면 조화 부분에 침투하는지 여부도 좌우하기 위한 중요한 인자가 된다. 유동성을 나타내는 하나의 지표로서 용융 수지의 점도를 들 수 있다. 고용융 점도 타입의 열가소성 수지, 특히 고강도 및 고내열 특성의 시점에서 유망한 비정질성 엔지니어링 플라스틱류를 사용하는 경우에는, 용융 시의 유동성이 떨어지기 때문에 사출 성형에 의한 금속-수지 접합 시에는 고안이 필요했다(예를 들어, 특허문헌 2).

종래, 용융 수지의 유동성을 높이기 위해, 수지 온도나 금형 온도를 높이는 것이 효과적이라고 여겨져 왔다. 그러나, 높은 수지 온도는 에너지적으로도 불리하고, 또한 열에 의한 수지 분해를 병발하여 수지 본래의 물성을 손상시키는 경우가 있었다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 다양한 방법이 제안되어 있지만, 그 중 하나가, 수지의 사출 시에 금형 온도의 변경을 사출 성형의 1사이클 중에서 복수회 행하는 것을 특징으로 한 히트&쿨 성형법이다. 이 방법에서는, 수지의 사출 시의 금형 온도를 수지의 Tg(유리 전이점) 이상으로 유지하는 것을 포인트로 하고 있다. 그러나, 이 방법에서는 금형에 열매체와 냉매를 교대로 흐르게 하여 금형 표면의 가열 및 냉각을 반복하는 기능이 구비되어 있는 특수한 금형 및 온도 조절 시스템이 필요했다(예를 들어, 특허문헌 3).

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 금속/수지 복합 구조체에 있어서의 수지 부재를 구성하는 열가소성 수지의 용융 점도가 높아 용융 시의 유동성이 떨어지는 경우라도, 안정하고 높은 접합 강도를 나타내는 금속/수지 복합 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 금속/수지 복합 구조체에 있어서의 금속 부재와 수지 부재 사이의 접합 강도를 지금까지 이상으로 높이는 방법, 혹은 용융 점도가 높아 용융 시의 유동성이 부족한 열가소성 수지를 사용한 경우라도 높은 접합 강도를 안정적으로 발현하는 복합 구조체를 개발하기 위해 예의 검토했다. 그 결과, 금속 부재와 수지 부재 사이에 무기물 입자층을 개재시키는 방법이 유효한 것을 알아내고, 본 발명에 도달했다.

본 발명에 따르면, 이하에 나타내는 금속/수지 복합 구조체, 해당 금속/수지 복합 구조체의 제조 방법 및 냉각 장치가 제공된다.

[1]

금속 부재와,

상기 금속 부재에 접합하고, 또한 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물에 의해 구성된 수지 부재와,

상기 금속 부재와 상기 수지 부재 사이에 마련되고, 또한 무기물 입자에 의해 구성된 무기물 입자층

을 구비하고,

상기 금속 부재는 적어도 상기 수지 부재와의 접합부 표면에 미세 요철 형상을 갖고,

상기 무기물 입자층은 상기 금속 부재의 상기 미세 요철 형상의 일부 또는 전부를 덮도록 형성되어 있고,

상기 금속 부재와 상기 수지 부재는 상기 무기물 입자층을 통해 접합되어 있는 금속/수지 복합 구조체.

[2]

상기 [1]에 기재된 금속/수지 복합 구조체에 있어서,

상기 무기물 입자층은 실리카 입자를 포함하는 금속/수지 복합 구조체.

[3]

상기 [1] 또는 [2]에 기재된 금속/수지 복합 구조체에 있어서,

상기 무기물 입자층의 평균 두께가 1㎚ 이상 400㎚ 이하인 금속/수지 복합 구조체.

[4]

상기 [1] 또는 [2]에 기재된 금속/수지 복합 구조체에 있어서,

상기 무기물 입자층의 평균 두께가 2㎚ 이상 100㎚ 이하인 금속/수지 복합 구조체.

[5]

상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 금속/수지 복합 구조체에 있어서,

상기 무기물 입자의 평균 입경이 1㎚ 이상 100㎚ 이하인 금속/수지 복합 구조체.

[6]

상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 금속/수지 복합 구조체에 있어서,

상기 미세 요철 형상의 볼록부와 오목부의 고저차의 평균값이 10㎚ 이상 200㎛ 이하인 금속/수지 복합 구조체.

[7]

상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 금속/수지 복합 구조체에 있어서,

상기 열가소성 수지가 비정질성 열가소성 수지를 포함하는 금속/수지 복합 구조체.

[8]

상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 금속/수지 복합 구조체에 있어서,

상기 금속 부재가 철계 금속, 알루미늄계 금속, 마그네슘계 금속, 구리계 금속 및 티타늄계 금속으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 금속/수지 복합 구조체.

[9]

상기 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 금속/수지 복합 구조체를 제조하기 위한 제조 방법이며,

표면에 미세 요철 형상을 갖는 금속 부재를 준비하는 공정과,

상기 금속 부재의 상기 미세 요철 형상의 일부 또는 전부를 덮도록 무기물 입자에 의해 구성된 무기물 입자층을 형성하는 공정과,

상기 무기물 입자층을 형성한 상기 금속 부재를 금형 내에 배치하고, 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물을 상기 금형 내에 사출함으로써, 상기 무기물 입자층을 통해 상기 금속 부재에 수지 부재를 접합하는 공정

을 포함하는 금속/수지 복합 구조체의 제조 방법.

[10]

상기 [9]에 기재된 금속/수지 복합 구조체의 제조 방법에 있어서,

상기 무기물 입자층은 무기물 입자 분산액을 사용하여 형성하는 금속/수지 복합 구조체.

[11]

발열체와 접촉 가능한 금속제의 냉각 핀과,

열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물을 포함하고, 또한 상기 냉각 핀의 일부에 마련된 프레임 부재와,

상기 프레임 부재에 접합된 금속제의 냉매 도관

을 구비하는 냉각 장치이며,

상기 냉매 도관의 외주면에, 상기 프레임 부재를 구성하는 상기 수지 조성물이 무기물 입자층을 통해 접합되어 있고,

상기 냉매 도관의 상기 외주면은 적어도 상기 프레임 부재와의 접합부 표면에 미세 요철 형상을 갖고,

상기 무기물 입자층은 상기 냉매 도관의 상기 미세 요철 형상의 일부 또는 전부를 덮도록 형성되어 있는, 냉각 장치.

[12]

상기 무기물 입자층은 실리카 입자를 포함하는, 상기 [11]에 기재된 냉각 장치.

[13]

상기 발열체가 전지 셀을 포함하는, 상기 [11] 또는 [12]에 기재된 냉각 장치.

본 발명에 따르면, 금속/수지 복합 구조체에 있어서의 수지 부재를 구성하는 열가소성 수지의 용융 점도가 높아 용융 시의 유동성이 떨어지는 경우라도, 안정하고 높은 접합 강도를 나타내는 금속/수지 복합 구조체를 제공할 수 있다.

상술한 목적 및 기타의 목적, 특징 및 이점은, 이하에 설명하는 적합한 실시 형태 및 그것에 부수되는 이하의 도면에 의해 더욱 명확해진다.
도 1은 본 발명에 관한 실시 형태의 금속/수지 복합 구조체의 구조의 일례를 나타낸 외관도이다.
도 2는 본 발명에 관한 실시 형태의 금속/수지 복합 구조체의 접합부의 구조의 일례를 개념적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 실시예 1에서 얻어진 금속/수지 복합 구조체의 접합부 단면의 SEM상(반사 전자상)을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예 1에서 얻어진 금속/수지 복합 구조체의 접합부 단면의 SEM/EDS 화상의 2차 전자상(원소 매핑상)을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 1에서 얻어진 금속/수지 복합 구조체의 접합부 단면의 SEM/EDS 화상에 있어서의 무기물 입자층의 EDS 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 관한 실시 형태의 냉각 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명에 관한 실시 형태의 냉각 장치의 일례를 나타내는 정면도이다.
도 8은 도 7의 A부의 확대도이다.
도 9는 본 발명에 관한 실시 형태의 냉각 장치를 구성하는 금속제의 냉각 핀과 냉매 도관의 배치를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 배치도를 z방향으로부터 본 도면이다. 즉, 냉각 핀의 주연부로의 냉매 도관의 끼워 맞춤의 일례를 나타내는 이미지 도면이다((a)는 밀하게 끼우기 전, (b)는 밀하게 끼운 후).

이하에, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 모든 도면에 있어서 동일한 구성 요소에는 공통의 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다. 또한, 도면은 개략도이고, 실제의 치수 비율과는 일치하고 있지 않다. 글 중의 숫자 사이에 있는 「∼」는 특별히 언급이 없으면, 이상부터 이하를 나타낸다.

<금속/수지 복합 구조체>

본 실시 형태에 관한 금속/수지 복합 구조체에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명에 관한 실시 형태의 금속/수지 복합 구조체(106)의 구조의 일례를 나타내는 외관도이다. 도 2는, 본 발명에 관한 실시 형태의 금속/수지 복합 구조체(106)의 접합부의 구조의 일례를 개념적으로 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 금속/수지 복합 구조체(106)는 금속 부재(103)와, 금속 부재(103)에 접합하고, 또한 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물 (P)에 의해 구성된 수지 부재(105)와, 금속 부재(103)와 수지 부재(105) 사이에 마련되고, 또한 무기물 입자에 의해 구성된 무기물 입자층(107)을 구비한다. 그리고, 금속 부재(103)는 적어도 수지 부재(105)와의 접합부 표면에 미세 요철 형상(104)을 갖고, 무기물 입자층(107)은 금속 부재(103)의 미세 요철 형상(104)의 일부 또는 전부를 덮도록 형성되어 있고, 금속 부재(103)와 수지 부재(105)는 무기물 입자층(107)을 통해 접합되어 있다.

여기서, 무기물 입자층(107)은, 미세 요철 형상(104)에 추종하는 형태로 미세 요철 형상(104)의 형성 영역 상에 형성되어 있다. 따라서 무기물 입자층(107)의 표면의 삼차원 형상은, 미세 요철 형상(104)의 삼차원 형상에 거의 일치하고 있는 것이 예상된다.

무기물 입자층(107)은 금속-수지 접합부 단면의 원소 매핑 분석법에 의해, 그 존재를 확인할 수 있다. 구체적으로는, 이온 밀링법에 의한 접합부 단면의 잘라내기, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의한 반사 전자상의 획득 및 에너지 분산형 X선 분석(EDS)을 행함으로써 무기물 입자층(107)을 검지할 수 있다.

도 3 및 도 4에, 이러한 SEM/EDS 분석에 의해 관찰한 실시예 1에 관한 금속/수지 복합 구조체(106)의 접합부 주변의 단면도를 나타낸다. 금속 부재(103)의 표면(110)에 형성된 미세 요철 형상(104)에 추종하도록 무기물 입자층(107)이 존재하는 것이 확인되어 있다.

본 실시 형태에 관한 금속/수지 복합 구조체(106)는, 수지 부재(105)를 구성하는 수지 조성물 (P)가 금속 부재(103)의 표면(110)에 형성된 미세 요철 형상(104)에 침입하여 금속과 수지가 접합하고, 금속-수지 계면을 형성함으로써 얻어진다.

금속 부재(103)의 수지 부재(105)와의 접합부 표면의 미세 요철 형상(104) 중에 수지 조성물 (P)가 침입함으로써, 금속 부재(103)와 수지 부재(105) 사이에 물리적인 저항력(앵커 효과)이 효과적으로 발현하고, 통상에서는 접합이 곤란한 금속 부재(103)와 수지 조성물 (P)를 포함하는 수지 부재(105)를 견고하게 접합하는 것이 가능해진 것이라고 생각된다.

이와 같이 하여 얻어진 금속/수지 복합 구조체(106)는, 금속 부재(103)와 수지 부재(105)의 계면으로의 수분이나 습기의 침입을 방지할 수도 있다. 즉, 금속/수지 복합 구조체(106)의 부착 계면에 있어서의 기밀성이나 수밀성을 향상시킬 수도 있다.

이하, 금속/수지 복합 구조체(106)를 구성하는 각 부재에 대하여 설명한다.

(금속 부재)

본 실시 형태에 관한 금속 부재(103)는, 적어도 수지 부재(105)와의 접합부 표면에 미세 요철 형상(104)을 갖는 금속 부재이다. 미세 요철 형상(104)은 후술하는 다양한 조화 방법에 의해 형성할 수 있다. 조화 방법의 종류에 따라서는, 미세 요철 형상(104)을 포함하는 영역의 요철 형상은 상대적으로 큰 스케일의 제1 요철 형상부와, 상기 제1 요철 형상부의 표면에 형성된 상대적으로 작은 스케일의 제2 요철 형상부에 의해 구성되는 경우가 있다. 본 실시 형태에 있어서의 미세 요철 형상(104)은 제1 요철 형상부만을 갖는 양태, 제2 요철 형상부만을 갖는 양태, 및 제1 요철 형상부와 제2 요철 형상부의 양쪽을 갖는 양태를 포함하는 용어로서 사용된다.

미세 요철 형상(104)의 오목부의 깊이, 즉 미세 요철 형상(104)의 볼록부와 오목부의 고저차의 평균값은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10㎚ 이상 200㎛ 이하로 할 수 있다. 상기 고저차의 평균값은 크게는 금속 표면의 조화 방법에 의해 결정되고, 예를 들어 후술하는 약액법에서는 10㎚ 이상 100㎛ 미만으로, 레이저 가공에서는 100㎛ 이상 200㎛ 이하로 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 상기 고저차의 평균값이란 JIS B0601:2001에 준거하여 측정되는 10점 평균 조도(Rzjis)와 동의이다.

미세 요철 형상(104)은, 예를 들어 간격 주기가 5㎚ 이상 500㎛ 이하인 볼록부가 임립한 미세 요철 형상인 것이 바람직하다.

여기서, 미세 요철 형상의 간격 주기는 볼록부로부터 인접하는 볼록부까지의 거리의 평균값이고, 전자 현미경 또는 레이저 현미경으로 촬영한 사진, 혹은 표면 조도 측정 장치를 사용하여 구할 수 있다.

전자 현미경 또는 레이저 현미경에 의해 측정되는 간격 주기는 통상 500㎚ 미만의 간격 주기이다. 구체적으로는, 이하의 수순으로 간격 주기를 측정할 수 있다. 먼저, 금속 부재(103)의 접합부 표면을 촬영한다. 이어서, 얻어진 사진으로부터 임의의 볼록부를 50개 선택하고, 그들 볼록부로부터 인접하는 볼록부까지의 거리를 각각 측정한다. 그리고, 볼록부로부터 인접하는 볼록부까지의 거리 모두를 적산하여 50으로 나눈 것을 간격 주기로 한다. 한편, 500㎚를 초과하는 간격 주기는 표면 조도 측정 장치를 사용하여 구해지고, JIS B0601:2001에 준거하여 측정되는 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)와 동의이다.

또한, 통상, 금속 부재(103)의 접합부 표면뿐만 아니라, 금속 부재(103)의 표면 전체에 대하여 표면 조화 처리가 실시되어 있기 때문에, 금속 부재(103)의 접합부 표면과 동일면에서, 접합부 표면 이외의 개소로부터 간격 주기를 측정할 수도 있다.

상기 간격 주기는 바람직하게는 10㎚ 이상 300㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎚ 이상 200㎛ 이하이다.

상기 간격 주기가 상기 하한값 이상이면, 미세 요철 형상의 오목부에 수지 부재(105)를 구성하는 수지 조성물이 충분히 진입할 수 있어, 금속 부재(103)와 수지 부재(105)의 접합 강도를 더 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 간격 주기가 상기 상한값 이하이면, 금속 부재(103)와 수지 부재(105)의 접합 부분에 간극이 생기는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 금속 부재(103)와 수지 부재(105)의 계면의 간극으로부터 수분 등의 불순물이 침입하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 금속/수지 복합 구조체(106)를 고온, 고습 하에서 사용했을 때 강도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.

미세 요철 형상(104)의 오목부에는, 무기물 입자층(107)을 통해 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물 (P)가 침입하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 오목부에는, 오목부의 깊이 d의 1/2 이상의 깊이의 영역까지 수지 조성물 (P)가 침입하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 오목부로의 수지 조성물 (P)의 침입 깊이 D가 D≥d/2를 만족시키고 있는 것이 바람직하다.

금속 부재(103)는, 예를 들어 금속 재료 (M)을 가공하고, 이어서 표면으로의 미세 요철 형상(104)을 형성함으로써 얻을 수 있다. 금속 재료 (M)의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 철계 금속(철, 철 합금, 철강재, 스테인리스강 등), 알루미늄계 금속(알루미늄, 알루미늄 합금 등), 마그네슘계 금속(마그네슘, 마그네슘 합금 등), 구리계 금속(구리, 구리 합금 등), 티타늄계 금속(티타늄, 티타늄 합금) 등을 들 수 있다. 이들 금속은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 상기 금속은 용도에 따라 최적의 금속이 선택된다. 예를 들어, 노트북 컴퓨터 하우징 등과 같이 경량성이 중시되는 용도에 있어서는, JIS H4000에 규정된 합금 번호 1050, 2014, 3003, 5052, 6063, 7075 등의 알루미늄계 금속, 혹은 AZ91, AZ80, AZ91D, AS21 등의 마그네슘계 금속이 사용되고, 자동차 등의 기계 특성이 중요시되는 용도에 있어서는, SPCC, SPHC, SAPH, SPFH로 대표되는 압연 연강, 스테인리스강으로 대표되는 철계 금속이 사용된다.

금속 부재(103)의 형상은 수지 부재(105)와 접합할 수 있는 형상이라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 평판상, 곡판상, 막대상, 통상, 괴상 등으로 할 수 있다. 또한, 이들 조합을 포함하는 구조체여도 된다.

또한, 수지 부재(105)와 접합하는 접합부 표면의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 평면, 곡면 등을 들 수 있다.

금속 부재(103)는 금속 재료를 절단이나 프레스 등에 의한 소성 가공이나, 펀칭 가공, 절삭, 연마, 방전 가공 등의 두께 감소 가공에 의해 상술한 소정의 형상으로 가공된 후에, 후술하는 조화 처리가 이루어진 것이 바람직하다. 요컨대, 다양한 가공법에 의해, 필요한 형상으로 가공된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

금속 부재(103)의 적어도 수지 부재(105)와의 접합부 표면에 존재하는 미세 요철 형상(104)은, 공지의 금속 표면 조화 방법에 의해 형성하는 것이 가능하다. 예를 들어 약액 처리법; 양극 산화법; 샌드블라스트, 널링 가공, 레이저 가공 등의 기계적 절삭법 등을 들 수 있다. 약액 처리법으로서는, 예를 들어 산계 에칭제를 사용하는 방법(국제 공개 제2015/008847호, 일본 특허 공개 제2001-348684호, 국제 공개 제2008/81933호 등), 수화 히드라진, 암모니아 및 수용성 아민 화합물로부터 선택되는 1종 이상의 아민계 수용액으로 처리하는 방법(국제 공개 제2009/31632호, 일본 특허 공개 제2005-119005호 등), 산, 벤즈이미다졸 화합물 및 물을 포함하는 구리 표면 처리제를 사용하는 방법(특허 4242915호 등), 금속 도금층을 부여한 후에 무기산 처리하는 방법(국제 공개 제2016/171128호) 등을 예시할 수 있다.

(무기물 입자층)

본 실시 형태에 관한 무기물 입자층(107)은 무기물 입자에 의해 구성된다.

본 실시 형태에 관한 무기물 입자층(107)을 구성하는 무기물 입자는 특별히 한정되지 않지만, 1차 입자의 평균 입경이 바람직하게는 1㎚ 이상 100㎚ 이하, 보다 바람직하게는 1㎚ 이상 70㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎚ 이상 50㎚ 이하, 보다 더욱 바람직하게는 1㎚ 이상 30㎚ 이하, 특히 바람직하게는 1㎚ 초과 20㎚ 미만의 나노 입자이고, 1차 입자가 수개∼수백개 응집한 2차 입자 구조로 되어 있어도 된다.

무기물 입자층(107)을 구성하는 무기물 입자의 평균 입경은, 예를 들어 금속 부재(103)와 수지 부재(105)의 접합부의 단면 전자 현미경(TEM이나 SEM)에 의해 측정할 수 있다.

무기물 입자의 평균 입경이 상기 하한값 이상이면, 금속 부재(103) 상의 미세 요철 형상(104)에 무기물 입자층(107)을 형성할 때에 사용되는 분산액 중의 무기물 입자 사이의 응집에 의한 작업성 저하를 억제할 수 있다.

또한, 무기물 입자의 평균 입경이 상기 상한값 이하이면, 금속 부재(103) 상의 미세 요철 형상(104)의 오목부와 볼록부의 평균 고저차가 ㎚오더로 작은 경우에 있어서도 본 실시 형태의 접합 강도 향상 효과를 충분히 발현시킬 수 있다.

또한, 무기물 입자의 평균 입경은 금속 부재(103) 상의 미세 요철 형상(104)의 오목부와 볼록부의 평균 고저차보다 작은 것이 바람직하다.

무기물 입자층(107)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 무기물 입자의 응집체(2차 입자)에 의해 형성되는 층이다. 무기물 입자층(107)의 평균 두께 (B)는 바람직하게는 1㎚ 이상 400㎚ 이하, 보다 바람직하게는 1㎚ 이상 300㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎚ 이상 250㎚ 이하, 보다 더욱 바람직하게는 1㎚ 초과 200㎚ 미만, 특히 바람직하게는 2㎚ 이상 100㎚ 이하이다.

무기물 입자층(107)의 평균 두께 (B)는, 예를 들어 금속/수지 복합 구조체(106)의 임의의 3점의 접합부의 단면을 SEM/EDS를 사용하여 관찰하고, 얻어진 각SEM/EDS 화상으로부터 측정되는 두께를 평균한 값을 채용할 수 있다.

무기물 입자층(107)의 평균 두께 (B)가 상기 범위 내이면, 금속/수지 복합 구조체(106)의 접합 강도를 보다 한층 향상시킬 수 있다.

또한, 무기물 입자층(107)의 평균 두께 (B)는 금속 부재(103) 상의 미세 요철 형상(104)의 오목부와 볼록부의 평균 고저차보다 얇은 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 무기물 입자층(107)을 구성하는 무기물 입자로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 실리카 입자, 산화주석 입자, 나노 다이아 입자, 지르코니아 입자, 산화니오븀 입자, 산화철 입자, 알루미나 입자, 카본 나노파이버 등을 사용할 수 있다.

이들 중에서도 실리카 입자가 바람직하다.

여기서, 무기물 입자층(107)이 실리카 입자를 포함하는 경우, 무기물 입자층(107)의 전체를 100질량％로 했을 때, 실리카 입자 이외의 무기물 입자의 함유량은 예를 들어 60질량％ 이하, 바람직하게는 50질량％ 이하, 보다 바람직하게는 30질량％ 이하, 특히 바람직하게는 10질량％ 이하이다.

(수지 부재)

이하, 본 실시 형태에 관한 수지 부재(105)에 대하여 설명한다.

수지 부재(105)는 열가소성 수지 (A)를 포함하는 수지 조성물 (P)에 의해 구성된다. 수지 조성물 (P)는, 수지 성분으로서 열가소성 수지 (A)와, 필요에 따라 충전재 (B)를 포함한다. 또한, 수지 조성물 (P)는 필요에 따라 기타의 배합제를 포함한다. 또한, 편의상, 수지 부재(105)가 열가소성 수지 (A)만을 포함하는 경우라도, 수지 부재(105)는 열가소성 수지 조성물 (P)에 의해 구성된다고 기재한다.

열가소성 수지 (A)로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 폴리올레핀계 수지, 폴리메타크릴산메틸 수지 등의 폴리메타크릴계 수지, 폴리아크릴산메틸 수지 등의 폴리아크릴계 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐알코올-폴리염화비닐 공중합체 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐포르말 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 무수 말레산-스티렌 공중합체 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리에테르케톤 수지 등의 방향족 폴리에테르케톤, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 스티렌계 엘라스토머, 폴리올레핀계 엘라스토머, 폴리우레탄계 엘라스토머, 폴리에스테르계 엘라스토머, 폴리아미드계 엘라스토머, 아이오노머, 아미노폴리아크릴아미드 수지, 이소부틸렌 무수 말레산 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), ACS, AES, AS, ASA, MBS, 에틸렌-염화비닐 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐-염화비닐 그래프트 중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 염소화폴리염화비닐 수지, 염소화폴리에틸렌 수지, 염소화폴리프로필렌 수지, 카르복시비닐 중합체, 케톤 수지, 비정질성 코폴리에스테르 수지, 노르보르넨 수지, 불소 플라스틱, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지, 불소화에틸렌폴리프로필렌 수지, PFA, 폴리클로로플루오로에틸렌 수지, 에틸렌테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리불화비닐리덴 수지, 폴리불화비닐 수지, 폴리아릴레이트 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리아세트산비닐 수지, 폴리술폰 수지, 폴리파라메틸스티렌 수지, 폴리알릴아민 수지, 폴리비닐에테르 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 변성 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리페닐렌술피드(PPS) 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 올리고에스테르아크릴레이트, 크실렌 수지, 말레산 수지, 폴리히드록시부티레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리락트산 수지, 폴리글루탐산 수지, 폴리카프로락톤 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지 등을 들 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 열가소성 수지 (A)는 비정질성 열가소성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 비정질성 열가소성 수지 (A₁)과 상기 비정질성 열가소성 수지 (A₁)과는 다른 종류의 비정질성 열가소성 수지 (A₂)의 블렌드(알로이); 비정질성 열가소성 수지 (A₁)과 결정성 열가소성 수지 (A₃)의 블렌드(알로이) 등을 사용하는 경우에 있어서, 본 실시 형태에 관한 효과를 더 효과적으로 얻을 수 있다.

여기서, 비정질성 열가소성 수지 (A₁ 또는 A₂)는 결정 상태를 취할 수 없거나, 혹은 결정화되어도 결정화도가 매우 낮은 열가소성 수지를 가리키고, 더욱 상세하게는 아몰퍼스 중합체라고도 불리고, 원자 또는 분자가 3차원적으로 규칙적인 공간 격자를 취하지 않고, 그것들이 불규칙하게 집합한 고체 상태(무정형)이다.

무정형 상태에는 유리 상태와 고무 상태가 있고, 유리 전이점(Tg) 이하에서는 딱딱한 유리상을 나타내지만, Tg 이상에서는 부드러운 고무상을 나타내는 특징을 갖는 열가소성 수지이고, 상술한 열가소성 수지군 중에서는, 예를 들어 폴리스티렌, ABS, 폴리카르보네이트 수지, 변성 폴리페닐렌에테르, 폴리에테르술폰, 폴리에테르이미드 등이 해당한다. 이러한 비정질성 열가소성 수지는 고강도 및 고내열성을 나타내는 점에서 많은 산업 분야에서 주목받고 있는 수지이다. 그러나, 금속 표면에 미세 요철 형상을 형성시키고 수지를 금속에 물리적으로 앵커 효과로 접합하는 금속 수지 일체화 접합에 있어서는, 그의 높은 용융 점도와 저유동성 때문에 수지를 미세 요철 형상에 충분히 침입시키는 것이 곤란하여, 히트&쿨 성형 등의 특수한 성형법에 의지할 수밖에 없었다.

본 실시 형태에 따르면, 이러한 고용융 점도형의 수지 또는 수지 조성물을 사용한 경우라도 히트&쿨 성형법 등의 특수한 성형법을 사용하지 않아도 충분한 접합 강도를 갖는 금속/수지 복합 구조체(106)를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 금속/수지 복합 구조체(106)의 제조 방법에 있어서, 히트&쿨 성형 등의 특수한 사출 성형법을 조합하면, 접합 강도를 더욱 비약적으로 향상시킬 수 있다.

수지 조성물 (P)의 구성 성분으로서, 전술한 바와 같이 상기 비정질성 열가소성 수지를 단독으로 혹은 2종 이상 적절히 조합하여 사용해도 되고, 비정질성 열가소성 수지와 결정성 열가소성 수지를 적절히 조합하여 사용해도 된다. 수지 조성물 (P)가 비정질성 열가소성 수지를 포함하는 경우에는, 수지 조성물 (P) 전체에 대하여 당해 비정질성 열가소성 수지를 10중량％ 이상, 바람직하게는 20질량％ 이상, 보다 바람직하게는 30질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하다.

비정질성 열가소성 수지 중에서는, 치수 안정성이 우수하고, 성형 수축이 상대적으로 작고, 흡수율이 작은 변성 폴리페닐렌에테르(이하, m-PPE라고 약기하는 경우가 있음) 또는 해당 m-PPE를 함유하는 수지 조성물이 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 m-PPE는, PPE 100중량부에 대하여 폴리스티렌, 하이임팩트 폴리스티렌, 신디오택틱 폴리스티렌 및 고무 보강한 신디오택틱 폴리스티렌으로부터 선택되는 적어도 1종을 500중량부 이하의 범위, 바람직하게는 200중량부 이하의 범위로 더한 것임이 바람직하다. 본 실시 형태에 관한 PPE로서는, 범용성과 입수 용이성 등의 시점에서 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌에테르), 2,6-디메틸페놀과 2,3,6-트리메틸페놀의 공중합체 등이 바람직하게 사용된다.

(충전재 (B))

수지 조성물 (P)는, 금속 부재(103)와 수지 부재(105)의 선팽창 계수 차의 조정이나 수지 부재(105)의 기계적 강도를 향상시키는 관점에서, 충전재 (B)를 더 포함해도 된다.

충전재 (B)로서는, 예를 들어 유리 섬유, 탄소 섬유, 탄소 입자, 점토, 탈크, 실리카, 미네랄, 셀룰로오스 섬유로 이루어지는 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 선택할 수 있다. 이들 중, 바람직하게는 유리 섬유, 탄소 섬유, 탈크, 미네랄로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이다.

충전재 (B)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 섬유상, 입자상, 판상 등 어느 형상이어도 된다. 충전재 (B)는, 최대 길이가 10㎚ 이상 600㎛ 이하의 범위에 있는 충전재를 수 분율로 5∼100％ 갖는 것이 바람직하다. 당해 최대 길이는 보다 바람직하게는 30㎚ 이상 550㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎚ 이상 500㎛ 이하이다. 또한, 해당 최대 길이의 범위에 있는 충전재 (B)의 수 분율은 바람직하게는 10∼100％이고, 보다 바람직하게는 20∼100％이다.

충전재 (B)의 최대 길이가 상기 범위에 있으면, 수지 조성물 (P)의 성형 시에 용융된 열가소성 수지 (A) 속을 충전재 (B)가 용이하게 움직일 수 있으므로, 후술하는 금속/수지 복합 구조체(106)의 제조 시에 있어서, 금속 부재(103)의 표면 부근에도 일정 정도의 비율로 충전재 (B)를 존재시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 상술한 바와 같이 충전재 (B)와 상호 작용을 하는 수지가 금속 부재(103) 표면의 미세 요철 형상(104) 형성 영역 상의 무기물 입자층(107)에 들어감으로써, 보다 견고한 접합 강도를 갖는 것이 가능해진다.

또한, 수지 조성물 (P)가 충전재 (B)를 포함하는 경우, 그 함유량은 열가소성 수지 (A) 100질량부에 대하여, 바람직하게는 1질량부 이상 100질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 5질량부 이상 90질량부 이하이고, 특히 바람직하게는 10질량부 이상 80질량부 이하이다.

(기타의 배합제)

수지 조성물 (P)에는, 개개의 기능을 부여할 목적으로 기타의 배합제를 포함해도 된다. 이러한 배합제로서는, 열 안정제, 산화 방지제, 안료, 내후제, 난연제, 가소제, 분산제, 활제, 이형제, 대전 방지제 등을 들 수 있다.

또한, 수지 조성물 (P)가 기타 배합제를 포함하는 경우, 그 함유량은 열가소성 수지 (A) 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.0001∼5질량부이고, 보다 바람직하게는 0.001∼3질량부이다.

(수지 조성물 (P)의 조제 방법)

수지 조성물 (P)의 조제 방법은 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 공지의 방법에 의해 조제할 수 있다. 예를 들어, 이하의 방법을 들 수 있다. 먼저, 열가소성 수지 (A), 필요에 따라 충전재 (B), 또한 필요에 따라 기타의 배합제를, 밴버리 믹서, 단축 압출기, 2축 압출기, 고속 2축 압출기 등의 혼합 장치를 사용하여, 혼합 또는 용융 혼합함으로써 수지 조성물 (P)가 얻어진다.

<금속/수지 복합 구조체의 제조 방법>

본 실시 형태에 관한 금속/수지 복합 구조체(106)는, 예를 들어 이하의 공정 1, 2 및 3을 순차 실시함으로써 제조할 수 있다. 이하, 각각의 공정에 대하여 설명한다.

(공정 1) 표면(110)에 미세 요철 형상(104)을 갖는 금속 부재(103)를 준비하는 공정

(공정 2) 금속 부재(103)의 미세 요철 형상(104)의 일부 또는 전부를 덮도록 무기물 입자에 의해 구성된 무기물 입자층(107)을 형성하는 공정(이하, 무기물 입자층 형성 공정이라고도 칭함)

(공정 3) 무기물 입자층(107)을 형성한 금속 부재(103)를 금형 내에 배치하고, 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물을 상기 금형 내에 사출함으로써, 무기물 입자층(107)을 통해 금속 부재(103)에 수지 부재(105)를 접합하는 공정(이하, 사출 성형 공정이라고도 칭함)

이하, 구체적으로 설명한다. 또한, 표면(110)에 미세 요철 형상(104)을 갖는 금속 부재(103)를 준비하는 공정은 전술했기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

<공정 2: 무기물 입자층 형성 공정>

금속 부재(103)의 미세 요철 형상(104)의 형성 영역 상에 무기물 입자층(107)을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 미세 요철 형상(104)의 형성 영역 상에 무기물 입자 분산액을 도포 시공함으로써 형성할 수 있다. 실리카 입자, 산화주석 입자, 나노 다이아 입자, 지르코니아 입자, 산화니오븀 입자, 산화철 입자, 알루미나 입자, 카본 나노파이버 등으로 대표되는 무기물 입자의 평균 입경(1차 입자)은 바람직하게는 1㎚ 이상 100㎚ 이하, 보다 바람직하게는 1㎚ 이상 70㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎚ 이상 50㎚ 이하, 보다 더욱 바람직하게는 1㎚ 이상 30㎚ 이하, 특히 바람직하게는 1㎚ 초과 20㎚ 미만의 나노 입자이고, 1차 입자가 수개∼수백개 응집한 2차 입자 구조로 되어 있어도 된다. 이러한 무기물 미립자는 고상법, 액상법 및 기상법에 의해 조제 가능하지만, 소입경화능의 시점에서는 액상법, 기상법(화염 처리를 포함함)이 바람직하다. 또한, 후술하는 실시예에서는, 테트라메틸오르토실리케이트를 원료로 사용한 액상법을 채용하고 있다.

무기물 입자로서 시판품을 사용할 수도 있다. 이러한 무기물 입자로서는, 예를 들어 카본 나노파이버 분산액으로서 MD 나노테크사제 CNF 5질량％ 에탄올 분산액(품명; MDCNF/에탄올), 나노실리카 분산액으로서 재팬 나노코트사제의 2∼9㎚의 싱글 나노실리카 입자 4질량부를 메탄올 91질량부와 물 5질량부에 분산 혼합한 것(품명; B-4), 재팬 나노코트사제의 2∼9㎚의 싱글 나노실리카 입자 3질량부와 산화주석 나노 입자 0.1질량％를 메탄올 89질량부와 물 8질량부에 분산 혼합한 것(품명; PM-S), 닛산 가가쿠사제의 입경 10∼20㎚의 실리카 미립자를 물에 분산시킨 것(품명; 스노우텍스30), 후소 가가쿠사제의 약 15㎚의 나노실리카 입자(품명; PL-1) 20질량부와 메탄올 80질량부의 혼합액, 다이아몬드 나노 입자 분산액으로서 뉴메탈스·앤드·케미컬즈·코포레이션사제 수분산액(품명; 나노아만도, 평균 입경; 약 4㎚, 고형분 5질량％)을 예시할 수 있다.

분산액 중의 용매로서는, 물, 메탄올, 에탄올 등을 예시할 수 있지만, 분산액 중의 무기물 입자의 분산성과 도포 후의 용매 증류 제거 효율의 시점에서 메탄올 및 물이 바람직하다.

무기물 입자 분산액의 금속 부재(103)의 표면(110)으로의 도포 시공 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 분산액 중에 금속 부재(103)를 침지하는 방법이나, 금속 부재(103)의 표면에 분산액을 분무 도포 시공하는 방법 등을 들 수 있다. 분무 도포 시공이란 구체적으로는, 스프레이건으로 피도장 표면에 분사하여 도포 시공을 행하는 방법이다. 어느 도포 시공법에 있어서도, 도포 시공은 통상 상온 부근에서 행할 수 있다. 기타, 바 코터나 스핀 코터 등을 사용한 코팅을 행하는 것도 바람직한 예이다.

도포 시공 후의 건조 방법에 대해서도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 자연 건조나 가열 강제 건조 등의 공지의 방법을 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 바람직하게 사용되는 금속 부재(103)의 형상을 감안하면, 상기 건조 공정도 포함하여 가열하는 공정을 포함하는 것이, 금속 부재(103)의 미세 요철 형상(104)에 무기물 입자를 침입시키는 관점에서 바람직하다.

<공정 3: 사출 성형 공정>

사출 공정은 구체적으로는, 공정 2까지 종료된 금속 부재(103)를 사출 성형 금형의 캐비티부에 인서트하고, 수지 조성물 (P)를 무기물 입자층(107)과 접하도록 금형에 사출하는 사출 성형법에 의해 수지 부재(105)를 성형하여, 금속/수지 복합 구조체(106)를 제조하는 공정이다.

구체적으로는, 먼저, 사출 성형용의 금형을 준비하고, 그 금형을 개방하여 그 일부에 공정 2를 종료한 후의 금속 부재(103)를 설치한다. 그 후, 금형을 폐쇄하고, 수지 조성물 (P)의 적어도 일부가 금속 부재(103)의 표면(110)에 형성된 무기물 입자층(107)과 접하도록, 상기 금형 내에 수지 조성물 (P)를 사출하여 고화한다. 그 후, 금형을 개방하고 이형함으로써, 금속/수지 복합 구조체(106)를 얻을 수 있다.

또한, 상기 사출 성형 공정에 있어서는, 공지의 사출 발포 성형이나, 금형의 온도 제어를 사출 성형의 1사이클 중에서 행하여 가열 냉각하는 공지의 히트&쿨 성형을 병용해도 된다. 히트&쿨 성형의 조건으로서는, 사출 성형 금형을 80℃ 이상 300℃ 이하의 온도로 가열하고, 수지 조성물 (P)의 사출이 완료된 후, 사출 성형 금형을 냉각하는 것이 바람직하다. 금형을 가열하는 온도는 수지 조성물 (P)를 구성하는 열가소성 수지 (A)에 따라 바람직한 범위가 다르고, 결정성 수지이며 융점이 200℃ 미만인 열가소성 수지라면, 80℃ 이상 200℃ 이하가 바람직하고, 결정성 수지이며 융점이 200℃ 이상인 열가소성 수지라면, 120℃ 이상 300℃ 이하가 바람직하다. 비정질성 수지를 함유하는 수지 조성물에 있어서는, 수지의 Tg(유리 전이 온도) 이상의 온도에서 사출 완료시킨 후, 20℃ 이상 180℃ 이하로 금형을 냉각하는 것이 바람직하다.

<금속/수지 복합 구조체의 용도>

본 실시 형태에 관한 금속/수지 복합 구조체(106)는 생산성이 높고, 형상 제어의 자유도도 높으므로, 다양한 용도로 전개하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 관한 금속/수지 복합 구조체(106)는 높은 기밀성, 수밀성이 발현되므로, 이들 특성에 따른 용도에 적합하게 사용된다.

예를 들어, 차량용 구조 부품, 차량 탑재 용품, 전자 기기의 하우징, 가전 기기의 하우징, 구조용 부품, 기계 부품, 다양한 자동차용 부품, 전자 기기용 부품, 가구, 주방 용품 등의 가재 대상 용도, 의료 기기, 건축 자재의 부품, 기타의 구조용 부품이나 외장용 부품 등을 들 수 있다.

더 구체적으로는, 수지만으로는 강도가 부족한 부분을 금속이 서포트하도록 디자인된 다음과 같은 부품이다. 예를 들어, 차량 관계에서는 인스트루먼트 패널, 콘솔 박스, 도어 노브, 도어 트림, 시프트 레버, 페달류, 글로브 박스, 범퍼, 보닛, 펜더, 트렁크, 도어, 루프, 필러, 좌석 시트, 라디에이터, 오일 팬, 스티어링 휠; 전자 기기 관계에서는 ECU 박스, LIB 전지 모듈, 전장 부품, 개인용 컴퓨터, 휴대 전화, 스마트폰, 디지털 카메라, 태블릿형 PC, 휴대 음악 플레이어, 휴대 게임기, 충전기, 전지 등 전자 정보 기기, 로봇용 부재 등; 가전 관계에서는 냉장고, 세탁기, 청소기, 전자 레인지, 에어컨, 조명 기기, 전기 온수기, 텔레비전, 시계, 환기팬, 프로젝터, 스피커 등을 들 수 있다. 또한, 건축재나 가구류로서, 유리 창틀, 난간, 커튼 레일, 장롱, 서랍, 옷장, 책장, 책상, 의자 등을 들 수 있다. 또한, 정밀 전자 부품류로서, 커넥터, 릴레이, 기어 등을 들 수 있다. 또한, 수송 용기로서, 수송 컨테이너, 여행 가방, 트렁크 등을 들 수 있다.

또한, 금속 부재(103)의 높은 열전도율과, 수지 부재(105)의 단열적 성질을 조합하여, 히트 매니지먼트를 최적으로 설계하는 기기에 사용되는 부품 용도, 예를 들어 각종 발열체의 냉각 장치로서 사용할 수도 있다. 구체적으로는, 서버 유닛의 냉각 재킷, LIB 전지 모듈의 냉각 재킷을 예시할 수 있다. 이하, 본 실시 형태에 관한 금속/수지 복합 구조체(106)의 용도의 일례로서, 냉각 장치에 대하여 도면을 사용하여 설명한다.

<냉각 장치>

본 실시 형태에 관한 냉각 장치의 일 양태를 도 6(사시도), 도 7(정면도) 및 도 8(매니폴드 요소 주변의 확대도)에 나타냈다.

본 실시 형태에 관한 냉각 장치(200)는, 발열체(예를 들어, 전지 셀, 도시하지 않음)와 접촉 가능(바람직하게는 대면 접촉 가능)한 금속제의 냉각 핀(201)과, 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물을 포함하고, 또한 냉각 핀(201)의 일부에 마련된 프레임 부재(202)와, 프레임 부재(202)에 접합된 금속제의 냉매 도관(207)을 구비한다.

여기서, 냉각 핀(201)은 발열체와 대면 접촉 가능한 크기를 갖는 것이 바람직하고, 그 형상은 직사각형이며 평판상인 것이 바람직하다.

프레임 부재(202)는 냉각 핀(201)의 주연부를 둘러싸도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 냉매 도관(207)은 냉각 핀(201)의 주연부에 위치하는 것이 바람직하고, 예를 들어 프레임 부재(202)의 적어도 1변을 관통, 바람직하게는 적어도 1변에 직교 관통하여 돌출되는 냉매 유입구(205) 및 냉매 배출구(206)를 갖는다.

그리고 냉매 유입구(205) 및 냉매 배출구(206)는 프레임 부재(202)와 일체적으로 형성된 냉각 매니폴드 요소(203)(냉매 주입구측) 및 냉각 매니폴드 요소(204)(냉매 배출구측)에 연결되어 있다. 여기서, 각각의 냉각 매니폴드 요소는, 프레임 부재의 일면으로부터 타면측으로 직교 관통하는 중공 구조를 포함하고 있다.

예를 들어 냉각 핀(201)의 면에 대하여, 프레임 부재(202)는 표리 방향으로 동일한 두께 d를 이루도록 냉각 핀(201)의 양면의 주연부에 제방부가 형성되어 있다. 제방부의 두께 d는, 예를 들어 발열체의 두께의 1/2과 동등하거나, 1/2에 비해 약간 좁아지도록 설계된다.

복수개의 냉각 장치(200)는, 각각의 냉각 핀(201)의 면이 평행 관계가 되도록 제방부끼리가 밀착 배열되어, 예를 들어 전지 모듈을 형성하고 있다. 예를 들어 밀착 배열 시에, 하나의 냉각 장치(200)와 인접하는 냉각 장치(200) 사이에 형성되는 공간 부분에 전지 셀 등의 발열체가 양쪽 냉각 핀(201)에 포접되도록 배치됨과 동시에, 냉각 매니폴드 요소(203)와 인접하는 냉각 매니폴드 요소(203)끼리의 연결, 냉각 매니폴드 요소(204)와 인접하는 냉각 매니폴드 요소(204)끼리의 연결도 행해져, 냉매 유입용의 냉각 매니폴드 및 냉매 배출용의 냉각 매니폴드가 형성되어 있다.

예를 들어, 직사각형 평판상의 금속판의 적어도 3변의 단부가 만곡된 형상을 갖는 냉각 핀(201)에, 만곡면의 곡률 반경에 대략 동등한 외경을 갖는 냉매 도관(207)을 밀하게 끼우고, 이어서 냉각 핀(201) 및 냉매 도관(207)을 덮도록 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물을 사출 성형함으로써, 프레임 부재(202)는 냉각 핀(201) 및 냉매 도관(207)에 일체적으로 성형된다(도 10 참조. (a)는 밀하게 끼우기 전, (b)는 밀하게 끼운 후의 이미지도이다).

냉매 도관(207)의 냉매 유입구(205) 및 냉매 배출구(206)는, 예를 들어 각각 냉각 매니폴드 요소(203 및 204)에 연통되도록 연결되어 있기 때문에, 한쪽의 냉각 매니폴드 요소(203)를 지나는 냉매는 냉매 유입구(205) 및 냉매 배출구(206)를 거쳐서, 다른 쪽의 냉각 매니폴드 요소(204)로 배출되는 과정에서 냉매 도관(207)을 순환한다. 상기한 바와 같이 냉매 도관(207)과 냉각 핀(201)에 마련된 만곡상 단부는 밀하게 끼워져 있으므로 냉매 도관(207)의 냉열이 냉각 핀 전체에 전해져 냉각 기능을 발현하고 있다.

도 6, 도 7 및 도 9에 나타낸 냉매 도관(207)의 형상예는 2개소에 직각상 절곡부를 갖는 역U자형이지만, 본 실시 형태에 관한 냉매 도관(207)의 형상은 전혀 이 형상에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 3개소 이상의 절곡 형상이어도 된다. 통상, 절곡 개소는 적으면 적을수록 전지 모듈 등의 제작의 비용 절감이 가능해지고, 또한 냉매의 압력 저하를 억제할 수 있는 결과, 냉각 효율을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.

냉매 도관(207)의 외주면에, 프레임 부재(202)를 구성하는 수지 조성물이 무기물 입자층을 통해 접합되어 있고, 냉매 도관(207)의 외주면은 적어도 프레임 부재(202)와의 접합부 표면에 미세 요철 형상을 갖고, 무기물 입자층은 냉매 도관(207)의 미세 요철 형상의 일부 또는 전부를 덮도록 형성되어 있다.

여기서, 냉매 도관(207)은 프레임 부재(202)의 한 변, 바람직하게는 냉각 매니폴드 요소(203과 204)가 형성된 한 변을 관통, 바람직하게는 직교 관통하여, 냉매 주입구(205) 및 냉매 배출구(206)를 형성하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 냉매 도관(207)의 외주면과 프레임 부재(202)는, 적어도 프레임 부재(202)의 관통부에 있어서 접합되어 있는 것이 바람직하다.

그리고 본 실시 형태에 관한 냉각 장치(200)를 구성하는 냉매 도관(207)과 프레임 부재(202)의 복합체의 구성에 대해서는, 전술한 본 실시 형태에 관한 금속/수지 복합 구조체(106)의 실시 양태를 그대로 제한 없이 적용할 수 있다.

즉, 본 실시 형태에 관한 냉각 장치(200)를 구성하는 무기물 입자층은 바람직한 형태에 있어서는 실리카 입자를 포함한다.

상기 무기물 입자층의 평균 두께가 1㎚ 이상 400㎚ 이하이고, 바람직하게는 2㎚ 이상 100㎚ 이하이다.

또한 상기 무기물 입자의 평균 입경이 1㎚ 이상 100㎚ 이하이다.

또한, 상기 미세 요철 형상의 볼록부와 오목부의 고저차의 평균값이 10㎚ 이상 200㎛ 이하이다.

본 실시 형태에 관한 냉각 장치(200)에 있어서, 상기 열가소성 수지가 비정질성 열가소성 수지를 포함하고 있어도 된다.

본 실시 형태에 관한 냉각 장치(200)에 있어서, 금속제의 냉매 도관(207)이 철계 금속, 알루미늄계 금속, 마그네슘계 금속, 구리계 금속 및 티타늄계 금속으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 실시 형태에 관한 냉각 장치(200)의 제조 방법은, 예를 들어 표면에 미세 요철 형상을 갖는 금속 도관을 준비하는 공정과, 상기 금속 도관의 상기 미세 요철 형상의 일부 또는 전부를 덮도록 무기물 입자에 의해 구성된 무기물 입자층을 형성하는 공정, 바람직하게는 무기물 입자 분산액을 사용하여 무기물 입자층을 형성하는 공정과, 상기 무기물 입자층을 형성한 상기 금속 도관을 금형 내에 배치하고, 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물을 상기 금형 내에 사출함으로써, 상기 무기물 입자층을 통해 상기 금속 도관에 프레임 부재를 접합하는 공정을 포함한다.

이상, 본 실시 형태에 관한 금속/수지 복합 구조체(106)의 용도에 대하여 설명했지만, 이것들은 본 발명의 용도의 예시이고, 상기 이외의 다양한 용도로 사용할 수도 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 이것들은 본 발명의 예시이고, 상기 이외의 다양한 구성을 채용할 수도 있다.

실시예

이하, 본 실시 형태를 실시예·비교예를 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태는 이들 실시예의 기재에 전혀 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

(표면 조화 공정)

JIS H4000에 규정된 합금 번호 5052의 알루미늄 합금판(45㎜×18㎜×2㎜)을 탈지 처리했다. 이어서, 얻어진 알루미늄 합금판을, 황산 8.2질량％, 염화제2철 7.8질량％, 염화제2구리 0.4질량％가 용해된 수용액(30℃) 중에 80초간 침지하고, 요동시킴으로써 에칭했다. 이어서, 유수로 초음파 세정(수중, 1분간)을 행하고, 건조시킴으로써 표면 처리 완료된 알루미늄 합금판을 얻었다.

얻어진 표면 처리 완료된 알루미늄 합금판의 표면 조도를, 표면 조도 측정 장치 「서프콤 1400D(도쿄 세이미츠사제)」를 사용하여, JIS B0601:2001(대응ISO4287)에 준거하여 측정되는 표면 조도 중, 10점 평균 조도(Rzjis)의 평균값 및 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)의 평균값을 각각 구했다. 그 결과, Rzjis의 평균값은 18㎛였다. 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)의 평균값은 90㎛였다. 또한, Rzjis 평균값 및 RSm 평균값은 측정 장소를 바꾼 6점의 평균값이다.

또한, 표면 조도 측정 조건은 이하와 같다.

· 촉침 선단 반경: 5㎛

· 기준 길이: 0.8㎜

· 평가 길이: 4㎜

· 측정 속도: 0.06㎜/sec

(실리카 입자층 형성 공정)

일본 특허 공개 제2013-82584호 공보의 실시예 1에 기재된 방법에 충실하게 준거하여 테트라메틸오르토실리케이트의 가수분해 반응과, 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액의 처리를 실시하여, 실리카 나노 입자의 물/MeOH(중량비 1/9) 분산액을 조제했다. 얻어진 실리카 나노 입자의 평균 1차 입경은 20㎚였다.

상기한 표면 조화 공정에서 얻어진 표면 조화 알루미늄 합금판을, 상기 실리카 나노 입자 분산액을 메탄올로 6배 희석한 분산액 중에 실온에서 5분간 침지하고, 그 후 100℃에서 20분간 건조시킴으로써, 미세 요철 형상을 덮도록 실리카 나노 입자층이 형성된 표면 처리 완료된 알루미늄 합금판을 제작했다.

(사출 성형 공정)

상기한 표면 조화 공정 및 실리카 입자층 형성 공정을 거쳐서 얻어진, 실리카 나노 입자층이 형성된 표면 처리 완료 알루미늄 합금판을, 니혼 세코쇼제의 사출 성형기 J55-AD에 장착된 소형 덤벨 금속 인서트 금형 내에 설치했다. 이어서, 그 금형 내에 수지 조성물 (P)로서 사빅 이노베이티브 플라스틱스사제의 변성 폴리페닐렌에테르(노릴 CN1134; 유리 섬유 20질량％ 함유)를, 실린더 온도(수지 온도) 280℃, 금형 온도 100℃, 사출 1차압 125∼135㎫, 압력 유지 110㎫의 조건에서 사출 성형하고, 실리카 나노 입자층이 형성된 표면 처리 완료 알루미늄 합금판에 수지 부재를 사출 접합시킴으로써 금속/수지 복합 구조체를 얻었다.

얻어진 금속/수지 복합 구조체의 단면 SEM 화상을 도 3에 나타낸다. 이것에 의하면, 실리카 나노 입자층의 평균 두께: 60㎚로 산출되었다. 또한, 동일 구조체의 접합부 단면의 단면 SEM/EDS 화상(원소 매핑상)(도 4)과 EDS 스펙트럼(도 5)을 나타낸다. 미세 요철 형상을 추종하도록 규소 원자와 산소 원자가 편재되어 있는 것이 확인되는 점에서, 알루미늄 합금판 표면에 형성된 미세 요철 형상을 덮도록 실리카 나노 입자층이 형성되어 있는 것을 알 수 있었다.

상기 사출 성형 공정에서 얻어진 금속/수지 복합 구조체에 대하여 접합부의 인장 전단 강도를 구했다. 구체적으로는, 인장 시험기 「모델 1323(아이코 엔지니어링사제)」을 사용하여, 인장 시험기에 전용의 지그를 설치하고, 실온(23℃)에서, 척간 거리 60㎜, 인장 속도 10㎜/min의 조건에서 접합 강도의 측정을 행하였다. 파단 하중(N)을 알루미늄 합금판과 수지 부재의 접합 부분의 면적으로 나눔으로써 접합 강도(㎫)를 얻었다. 접합 강도는 20㎫이었다. 파괴면은 계면 파괴와 모재 파괴가 혼재하는 것이었다.

[실시예 2]

사출 성형 공정에 있어서의 금형으로서 히트&쿨 성형이 가능한 금형(야마시타 덴키제 Y-HeaT 장치)을 사용하고, 금형 온도를 100℃로부터 120℃로 변경하여 히트&쿨 성형을 행한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 금속/수지 복합 구조체를 제작하고, 접합 강도의 평가를 행하였다. 접합 강도는 26㎫이었다. 파괴면은 계면 파괴와 모재 파괴가 혼재하는 것이었다.

[실시예 3]

사출 성형 공정에 있어서의 금형으로서 히트&쿨 성형이 가능한 금형(야마시타 덴키제 Y-HeaT 장치)을 사용하고, 금형 온도를 100℃로부터 140℃로 변경하여 히트&쿨 성형을 행한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 금속/수지 복합 구조체를 제작하고, 접합 강도의 평가를 행하였다. 접합 강도는 32㎫이었다. 파괴면은 모재 파괴였다.

[비교예 1]

실리카 나노 입자층을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 금속/수지 복합 구조체를 제작하고, 접합 강도의 평가를 행하였다. 접합 강도는 16㎫이었다. 파괴면은 계면 파괴와 모재 파괴가 혼재하는 것이었다.

[실시예 4]

(표면 조화 공정)

JIS H4000에 규정된 합금 번호 5052의 알루미늄 합금판(45㎜×18㎜×2㎜)을 탈지 처리했다. 이어서, 얻어진 알루미늄 합금판을, 수산화나트륨을 15질량％와 산화아연을 3질량％ 함유하는 알칼리계 에칭제(30℃)가 충전된 처리조(1)에 3분간 침지(이하의 설명에서는 「알칼리계 에칭제 처리」라고 대략 칭하는 경우가 있음) 후, 30질량％의 질산(30℃)으로 1분간 침지하고, 알칼리계 에칭제 처리를 추가로 1회 반복해서 실시했다. 이어서, 얻어진 알루미늄 합금판을, 염화제2철을 3.9질량％와, 염화제2구리를 0.2질량％와, 황산을 4.1질량％ 함유하는 산계 에칭 수용액이 충전된 처리조(2)에, 30℃ 하에서 5분간 침지하여 요동시켰다(이하의 설명에서는 「산계 에칭제 처리」라고 대략 칭하는 경우가 있음). 이어서, 유수로 초음파 세정(수중, 1분간)을 행하고, 그 후 건조시킴으로써 표면 처리 완료된 알루미늄 합금판을 얻었다.

얻어진 표면 처리 완료된 알루미늄 합금판의 표면 조도를, 표면 조도 측정 장치 「서프콤 1400D(도쿄 세이미츠사제)」를 사용하여, JIS B0601:2001(대응ISO4287)에 준거하여 측정되는 표면 조도 중, 10점 평균 조도(Rzjis)의 평균값 및 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)의 평균값을 각각 측정했다. 그 결과, Rzjis 평균값은 19㎛, RSm의 평균값은 104㎛였다. 또한, Rzjis 평균값 및 RSm 평균값은, 측정 장소를 바꾼 6점의 측정값의 평균이다.

(실리카 입자층 형성 공정)

상기한 표면 조화 공정에서 얻어진 표면 조화 알루미늄 합금판을, (주)재팬 나노코트사제 실리카 바인더 PM-S(조성: 메탄올 89질량％, 물 8질량％, 산화주석 0.1질량％, 이산화규소 2.9질량％)를 90질량％ 함수 메탄올로 6배 희석한 분산액 중에 실온에서 5분간 침지하고, 그 후 100℃에서 20분간 건조시킴으로써, 미세 요철 형상을 덮도록 실리카 나노 입자층이 형성된 표면 처리 완료 알루미늄 합금판을 제작했다.

(사출 성형 공정)

상기 방법으로 얻어진 표면 처리 완료 알루미늄 합금판을, 닛폰 세코쇼사제의 J85AD110H에 소형 덤벨 금속 인서트 금형을 장착하고, 금형 내에 표면 처리 완료 합금판을 설치했다. 이어서, 그 금형 내에 열가소성 수지 조성물 (P)로서, 폴리플라스틱스사제 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지(듀라넥스(등록 상표) 930HL)를, 실린더 온도 270℃, 금형 온도 100℃, 사출 속도 25㎜/sec, 압력 유지 80㎫, 압력 유지 시간 10초의 조건에서 사출 성형하고, 실리카 나노 입자층이 형성된 표면 처리 완료 알루미늄 합금판에 수지 부재를 사출 접합시킴으로써 금속/수지 복합 구조체를 얻었다. 이 금속/수지 복합 구조체에 대하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 단면 SEM 관찰을 행하여 실리카 나노 입자층의 평균 두께를 측정한 결과, 70㎚였다.

얻어진 금속/수지 복합 구조체의 접합 강도는 34㎫이었다. 파괴면은 계면 파괴와 모재 파괴가 혼재하는 것이었다.

[실시예 5]

사출 성형 공정에 있어서, 폴리플라스틱스사제 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지 대신에 DuPont사제 폴리아미드 PA66(상품명: 70G43L^TM NC010, 유리 섬유 함유량: 43질량％)을 사용하여, 실린더 온도를 300℃, 금형 온도를 160℃로 각각 변경한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 실험을 행하였다. 그 결과, 접합 강도는 36㎫이었다. 또한 파괴면은 계면 파괴였다.

[실시예 6]

표면 조화 공정에 있어서, JIS H4000에 규정된 합금 번호 5052의 알루미늄 합금판 대신에 합금 번호 6063의 합금판을 사용한 것 이외에는 실시예 4와 동일한 실험을 행하였다. 얻어진 표면 처리 완료된 알루미늄 합금판에 대하여 측정한 10점 평균 조도(Rzjis) 및 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)는 각각 22㎛ 및 120㎛였다. 얻어진 금속/수지 복합 구조체의 접합 강도는 35㎫이었다. 파괴면은 계면 파괴와 모재 파괴가 혼재하는 것이었다.

[실시예 7]

표면 조화 공정에 있어서, JIS H4000에 규정된 합금 번호 5052의 알루미늄 합금판 대신에 합금 번호 3003의 알루미늄 합금판을 사용한 것 이외에는 실시예 4와 동일한 실험을 행하였다. 얻어진 표면 처리 완료된 알루미늄 합금판에 대하여 측정한 10점 평균 조도(Rzjis) 및 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)는 각각 25㎛ 및 122㎛였다. 얻어진 금속/수지 복합 구조체에 대하여 실시예 4와 마찬가지로 하여 단면 SEM 관찰을 행하여 실리카 나노 입자층의 평균 두께를 측정한 결과, 60㎚였다. 또한, 이 금속/수지 복합 구조체의 접합 강도는 36㎫이었다. 파괴면은 계면 파괴와 모재 파괴가 혼재하는 것이었다.

[비교예 2]

실리카 나노 입자층을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 금속/수지 복합 구조체를 제작하고, 접합 강도의 평가를 행하였다. 접합 강도는 28㎫이었다. 파괴면은 계면 파괴와 모재 파괴가 혼재하는 것이었다.

[비교예 3]

실리카 나노 입자층을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여 금속/수지 복합 구조체를 제작하고, 접합 강도의 평가를 행하였다. 접합 강도는 26㎫이었다. 파괴면은 계면 파괴였다.

Claims (13)

1. 금속 부재와,
   상기 금속 부재에 접합하고, 또한 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물에 의해 구성된 수지 부재와,
   상기 금속 부재와 상기 수지 부재 사이에 마련되고, 또한 무기물 입자에 의해 구성된 무기물 입자층
   을 구비하고,
   상기 금속 부재는 적어도 상기 수지 부재와의 접합부 표면에 미세 요철 형상을 갖고,
   상기 무기물 입자층은 상기 금속 부재의 상기 미세 요철 형상의 일부 또는 전부를 덮도록 형성되어 있고,
   상기 금속 부재와 상기 수지 부재는 상기 무기물 입자층을 통해 접합되어 있는, 금속/수지 복합 구조체.
2. 제1항에 있어서, 상기 무기물 입자층은 실리카 입자를 포함하는, 금속/수지 복합 구조체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기물 입자층의 평균 두께가 1㎚ 이상 400㎚ 이하인, 금속/수지 복합 구조체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기물 입자층의 평균 두께가 2㎚ 이상 100㎚ 이하인, 금속/수지 복합 구조체.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기물 입자의 평균 입경이 1㎚ 이상 100㎚ 이하인, 금속/수지 복합 구조체.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 요철 형상의 볼록부와 오목부의 고저차의 평균값이 10㎚ 이상 200㎛ 이하인, 금속/수지 복합 구조체.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 비정질성 열가소성 수지를 포함하는, 금속/수지 복합 구조체.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 부재가 철계 금속, 알루미늄계 금속, 마그네슘계 금속, 구리계 금속 및 티타늄계 금속으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는, 금속/수지 복합 구조체.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 금속/수지 복합 구조체를 제조하기 위한 제조 방법이며,
   표면에 미세 요철 형상을 갖는 금속 부재를 준비하는 공정과,
   상기 금속 부재의 상기 미세 요철 형상의 일부 또는 전부를 덮도록 무기물 입자에 의해 구성된 무기물 입자층을 형성하는 공정과,
   상기 무기물 입자층을 형성한 상기 금속 부재를 금형 내에 배치하고, 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물을 상기 금형 내에 사출함으로써, 상기 무기물 입자층을 통해 상기 금속 부재에 수지 부재를 접합하는 공정
   을 포함하는, 금속/수지 복합 구조체의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 무기물 입자층은 무기물 입자 분산액을 사용하여 형성하는, 금속/수지 복합 구조체.
11. 발열체와 접촉 가능한 금속제의 냉각 핀과,
    열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물을 포함하고, 또한 상기 냉각 핀의 일부에 마련된 프레임 부재와,
    상기 프레임 부재에 접합된 금속제의 냉매 도관
    을 구비하는 냉각 장치이며,
    상기 냉매 도관의 외주면에, 상기 프레임 부재를 구성하는 상기 수지 조성물이 무기물 입자층을 통해 접합하고 있고,
    상기 냉매 도관의 상기 외주면은 적어도 상기 프레임 부재와의 접합부 표면에 미세 요철 형상을 갖고,
    상기 무기물 입자층은 상기 냉매 도관의 상기 미세 요철 형상의 일부 또는 전부를 덮도록 형성되어 있는, 냉각 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 무기물 입자층은 실리카 입자를 포함하는, 냉각 장치.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 발열체가 전지 셀을 포함하는, 냉각 장치.

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