(57)【要約】【課題】樹脂構造体において、強度を飛躍的に高め、構造体の寸法安定性および外観に優れ、さらに、突発的な力が加わった場合にも構造体がおだやかに変形し、構造体全体としての強度を保持することができる金属／樹脂複合構造体を提供すること。【解決手段】リブ部を有する構造体であって、リブの一部または全部が表面処理された金属材料からなり、構造体の本体部分が樹脂材料からなり、リブ部と構造体本体部分が接合され、接合強度が１０〜６０ＭＰａである、金属／樹脂複合構造体。【選択図】図１
2014223740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リブ部を有する構造体であって、
前記リブ部が表面処理された金属材料からなり、
前記構造体の本体部分が樹脂材料からなり、
前記リブ部と前記構造体本体部分が接合されている、金属／樹脂複合構造体。
【請求項２】
下記特徴（ａ）を満たす、請求項１に記載の金属／樹脂複合構造体。
特徴（ａ）：リブ部を構成する金属材料と、構造体本体部分を構成する樹脂材料との接合強度が１０〜６０ＭＰａである
【請求項３】
下記特徴（ｂ）を満たす、請求項１または２に記載の金属／樹脂複合構造体。
特徴（ｂ）：前記構造体本体部分を構成する樹脂材料単独の降伏応力あるいは０．２％耐力（どちらもσｙ１とする）と、
前記構造体本体部分を構成する樹脂材料単独のヤング率（Ｅ１）と、
前記リブ部を構成する金属材料単独の降伏応力あるいは０．２％耐力（どちらもσｙ２とする）と、
前記リブ部を構成する金属材料単独のヤング率（Ｅ２）と、
前記構造体本体部分の長手方向に直角の方向の断面における構造体本体部分の断面２次モーメント（Ｉ１）と断面係数（Ｚ１）、
前記リブ部の断面２次モーメント（Ｉ２）と断面係数（Ｚ２）、
から求められる関係式（σｙ１・Ｚ１／（Ｅ２・Ｉ２））／（σｙ２・Ｚ２／（Ｅ１・Ｉ１））、が１０〜５００である
【請求項４】
下記特徴（ｃ）を満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属／樹脂複合構造体。
特徴（ｃ）：前記構造体本体部分に接合した前記リブ部が占める長辺部分および短辺部分の積からなる投影面積（Ｓ１）に対する、前記構造体本体部分に接合した前記リブ部の接触面面積の総和（Ｓ２）の比（Ｓ２／Ｓ１）が０．０１〜０．５である
【請求項５】
前記リブ部が格子状構造である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属／樹脂複合構造体。
【請求項６】
前記金属が、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、およびチタン合金から選択される１種である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属／樹脂複合構造体。
【請求項７】
前記樹脂１００重量部当たり、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、タルク、粘土、およびガラス粉から選ばれる１種以上の充填剤を１〜１００重量部を含有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属／樹脂複合構造体。
【請求項８】
前記樹脂がポリオレフィンである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属／樹脂複合構造体。
【請求項９】
前記リブ部と前記構造体本体部分の接合部分にプライマー層が形成している、請求項８に記載の金属／樹脂複合構造体。
【請求項１０】
前記構造体本体部分が発泡体である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属／樹脂複合構造体。
【請求項１１】
前記リブ部を配置した射出金型に、前記樹脂を射出成形することにより得られる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の金属／樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記金属を予め表面処理し、微細な凹凸を形成した後に射出成型に用いる、請求項１１に記載の金属／樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記金属を予め表面処理し、さらにプライマーを塗布した後に射出成型に用いる、請求項１１に記載の金属／樹脂複合構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体、家電機器の筐体、構造用部品、機械部品、物流資材、コンテナ、家具、日用雑貨等に用いられるリブ部を有する構造体であって、リブの一部または全部が金属からなり、構造体本体部分が樹脂からなる金属／樹脂複合構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂構造体は、例えば車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体、家電機器の筐体、構造用部品、機械部品、物流資材、コンテナ、家具、日用雑貨等として幅広く用いられている。当該樹脂構造体はこれまで平板樹脂単体で製造されてきたが、近年、強度を同等に保ちつつ、さらに、軽量化を図るため、構造体の一部にリブ構造を造作することが行われている。
【０００３】
しかし、樹脂構造体にリブを造作する場合、リブ部自体の強度を保つために構造体本体に支持されるリブの付け根部分は必然的に肉厚が厚くなる。樹脂成形体は、その特性上、樹脂の肉厚が厚いほど成形収縮が大きいことが知られており、リブ付きの樹脂構造体は、成形時にリブ部の収縮が大きくなり、成形品表面にリブの形状の引けが発生し、寸法安定性および外観を損なう問題が潜在する（非特許文献１参照）。一方、樹脂構造体は、軽量で機械強度に優れることが要求されており、更なる薄肉化、軽量化が求められている。
【０００４】
また、リブ部を有する樹脂構造体は、平板樹脂単体で製造された樹脂構造体と同等の強度を有する物が得られるが、樹脂としての強度の限界から、重量物を載せておくと経時的に変形したり、反ったりする問題が発生する場合がある。
【０００５】
さらに、樹脂構造体は上述のとおり、車両用構造部品や物流資材、コンテナなど、場合によっては突発的な力が加わる用途も存在し、このような力に耐えられるように、十分な強度が要求される。樹脂構造体においてこのような強度を保持するためには、樹脂中に種々の充填剤を添加するか、樹脂厚自体を厚くすることが求められる。しかしながら、充填剤を添加する場合も、樹脂厚を厚くする場合も、樹脂構造体の重量が増えてしまうため、軽量化の要請には耐えられないものとなる。また、樹脂構造体自体が破断するような力が加わった場合には、即座に当該樹脂構造体が割れてしまい、必要な強度が保てないという問題が生じる可能性がある。
【０００６】
また、プラスチック材料において、フィラーなどの充填材で強化したものは、強度が高く固い物であるが、材料の降伏と共に破断し、破断面が鋭くとがったり、破片が無数に発生したりして、用途によっては材料の破片による問題が起こると考えられる。衝突安全性の観点から、強度が高く固い材料であっても、材料の降伏後直ちに破断に至らずおだやかに変形する材料が望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】射出成形辞典（発行元：産業調査会）  ２３２〜２３３ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記背景技術から鑑みた、本発明が解決しようとする課題は、樹脂構造体において、強度を飛躍的に高め、構造体の寸法安定性および外観に優れ、さらに、突発的な力が加わった場合にも構造体がおだやかに変形し、構造体全体としての強度を保持することができる金属／樹脂複合構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、リブ部を有する構造体であって、リブの一部または全部が表面処理された金属材料からなり、構造体の本体部分が樹脂材料からなり、リブ部と構造体本体部分が接合された金属／樹脂複合構造体によって、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち本発明は、以下の［１］〜［１３］からなる。
［１］リブ部を有する構造体であって、
前記リブ部が表面処理された金属材料からなり、
前記構造体の本体部分が樹脂材料からなり、
前記リブ部と前記構造体本体部分が接合されている、金属／樹脂複合構造体。
［２］下記特徴（ａ）を満たす、［１］に記載の金属／樹脂複合構造体。
特徴（ａ）：リブ部を構成する金属材料と、構造体本体部分を構成する樹脂材料との接合強度が１０〜６０ＭＰａである
［３］下記特徴（ｂ）を満たす、［１］または［２］に記載の金属／樹脂複合構造体。
特徴（ｂ）：前記構造体本体部分を構成する樹脂材料単独の降伏応力あるいは０．２％耐力（どちらもσｙ１とする）と、
前記構造体本体部分を構成する樹脂材料単独のヤング率（Ｅ１）と、
前記リブ部を構成する金属材料単独の降伏応力あるいは０．２％耐力（どちらもσｙ２とする）と、
前記リブ部を構成する金属材料単独のヤング率（Ｅ２）と、
前記構造体本体部分の長手方向に直角の方向の断面における構造体本体部分の断面２次モーメント（Ｉ１）と断面係数（Ｚ１）、
前記リブ部の断面２次モーメント（Ｉ２）と断面係数（Ｚ２）、
から求められる関係式（σｙ１・Ｚ１／（Ｅ２・Ｉ２））／（σｙ２・Ｚ２／（Ｅ１・Ｉ１））、が１０〜５００である
［４］下記特徴（ｃ）を満たす、［１］〜［３］のいずれかに記載の金属／樹脂複合構造体。
特徴（ｃ）：前記構造体本体部分に接合した前記リブ部が占める長辺部分および短辺部分の積からなる投影面積（Ｓ１）に対する、前記構造体本体部分に接合した前記リブ部の接触面面積の総和（Ｓ２）の比（Ｓ２／Ｓ１）が０．０１〜０．５である
［５］前記リブ部が格子状構造である、［１］〜［４］のいずれかに記載の金属／樹脂複合構造体。
［６］前記金属が、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、およびチタン合金から選択される１種である、［１］〜［５］のいずれかに記載の金属／樹脂複合構造体。
［７］前記樹脂１００重量部当たり、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、タルク、粘土、およびガラス粉から選ばれる１種以上の充填剤を１〜１００重量部を含有する、［１］〜［６］のいずれかに記載の金属／樹脂複合構造体。
［８］前記樹脂がポリオレフィンである、［１］〜［７］のいずれかに記載の金属／樹脂複合構造体。
［９］前記リブ部と前記構造体本体部分の接合部分にプライマー層が形成している、［８］に記載の金属／樹脂複合構造体。
［１０］前記構造体本体部分が発泡体である、［１］〜［９］のいずれかに記載の金属／樹脂複合構造体。
［１１］前記リブ部を配置した射出金型に、前記樹脂を射出成形することにより得られる、［１］〜［１０］のいずれかに記載の金属／樹脂複合構造体の製造方法。
［１２］前記金属を予め表面処理し、微細な凹凸を形成した後に射出成型に用いる、［１１］に記載の金属／樹脂複合構造体の製造方法。
［１３］前記金属を予め表面処理し、さらにプライマーを塗布した後に射出成型に用いる、［１１］に記載の金属／樹脂複合構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、樹脂構造体において、強度を飛躍的に高め、構造体の寸法安定性および外観に優れ、さらに、突発的な力が加わった場合にも構造体全体としての強度を保持することができる金属／樹脂複合構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の格子状の金属インサート、ならびに金属／樹脂複合構造体の構造を示す説明図である。
【図２】実施例１、２、６〜１１、比較例１、２の金属／樹脂複合構造体を示す説明図である。
【図３】実施例３〜５、比較例３〜６の金属／樹脂複合構造体を示す説明図である。
【図４】金属／樹脂複合構造体断面の説明図である。
【図５】実施例１の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図６】実施例２の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図７】比較例１の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図８】比較例２の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図９】実施例３の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図１０】実施例４の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図１１】実施例５の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図１２】比較例３の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図１３】比較例４の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図１４】比較例５の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図１５】比較例６の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図１６】実施例６の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図１７】実施例７の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図１８】実施例８の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図１９】実施例９の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図２０】実施例１０構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【図２１】実施例１１の構造体の３点曲げ試験結果をまとめたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の金属／樹脂複合構造体は、リブ部を有する構造体であって、前記リブ部が表面処理された金属材料からなり、前記構造体の本体部分が樹脂材料からなる。
【００１４】
以下、金属／樹脂複合構造体を構成するリブ部および構造体本体部分について説明した後、前記リブ部と前記構造体本体部分の接合態様、金属／樹脂複合構造体の特徴について詳説する。
【００１５】
［リブ部］
本発明の金属／樹脂複合構造体を構成するリブ部は表面処理された金属材料からなる。
【００１６】
本発明で用いることができる金属材料の種類は世の中に存在する全てが対象であるが、好ましくは、線膨張率の大きな金属の種類を用いた方が好ましい。その理由は、後述する樹脂材料の線膨張率は充填剤等を加えて調整しても金属と同等の線膨張率にするには無理があるためである。すなわち、樹脂材料の線膨張率は、最も低いものでも２×１０−５℃−１程度である。このような金属材料のうち、入手の容易さ、価格などを考慮すると、鉄、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、チタンおよびチタン合金を好ましい例として挙げることができ、より好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金が挙げられる。
【００１７】
金属材料を構成するマグネシウム合金としては、ＡＳＴＭやＪＩＳで規格化されている展伸用マグネシウム合金、ダイキャスト法やチクソモールド法の鋳造用マグネシウム合金が挙げられる。また、アルミニウム合金としても、例えば日本工業規格（ＪＩＳ）で規格化されている展伸用の１０００〜７０００番系、およびダイカストグレード各種が使用できる。
【００１８】
リブ部を構成する金属材料の構造としては、材料の力がかかる方向の断面係数を大きくすることを意図したものであれば、特にその形態が限定されるものではないが、金属材料の平板を平行に数枚並べたものや、格子状に組んだもの、金属材料を円柱状に加工したものやハニカム状に配置したものなどが例として挙げられる。これらのうち、後述する構造体本体部分との接合態様や強度等を考慮した場合、金属材料の平板を格子状に組んだものを用いることが好ましい。
【００１９】
金属材料の表面処理方法については金属／樹脂複合構造体の製造方法の説明（金属材料表面処理）において説明する。
【００２０】
［構造体本体部分］
本発明の金属／樹脂複合構造体を構成する構造体本体部分は樹脂材料からなる。
【００２１】
本発明で用いることができる樹脂材料は特に限定されないが、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、４−メチル−１−ペンテン等のポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリエステル等のポリエステル系樹脂や、スチレン系樹脂、ウレタン樹脂の他や、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変性ＰＰＥ、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、変性ＰＳＵ、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアクリルブタジエンポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、フェノール系樹脂およびフェノキシ樹脂が挙げられる。また、樹脂材料は、上記の樹脂の共重合体や変性体および／または２種類以上ブレンドした樹脂組成物であっても良い。
【００２２】
これらの中でも、特定の目的に対して、上記の樹脂の１種または２種以上が、樹脂中に６０重量％以上含まれることが好ましい。成形品のコストパフォーマンス、成形性および軽量性の観点から、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、射出成形を良好におこなうために流動性が高いことが好ましい。そのため、本実施形態におけるポリオレフィンは、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に準拠し、２．１６ｋｇ荷重の条件で測定されるＭＦＲが、好ましくは４〜２００ｇ／１０分である。ＭＦＲは、プロピレン系重合体では２３０℃、エチレン系重合体では１９０℃など、それぞれの樹脂により決められている温度で測定することができる。
【００２３】
ポリオレフィンとしては、エチレン系重合体、プロピレン系重合体など、ポリオレフィンと称される範疇に属するものであればよい。また、それらの中でもオレフィン同士のランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体であってもよい。
【００２４】
また、ポリオレフィンとしては、直鎖状のものであっても、分岐構造を導入したものであってもよい。成形品の強度および耐衝撃性の観点から、ポリアミド（ＰＡ）とポリエステルが好ましく用いられる。また、耐熱性および耐薬品性の観点から、ポリアリーレンンスルフィド、中でもポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）が好ましく用いられる。成形品外観および寸法安定性の観点から、ポリカーボネート（ＰＣ）やスチレン系樹脂が特に好ましく用いられる。
【００２５】
また、本発明において上記樹脂材料は、金属材料と樹脂材料との線膨張率差の調整、および樹脂材料の機械的強度を向上させることを目的として、充填材を含有していることが好ましい。
【００２６】
充填材としては、繊維状充填材、粒状充填材、板状充填材などの充填材を挙げることができる。上記繊維状充填剤としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などが挙げられる。上記ガラス繊維の具体的例示としては、平均繊維径が６〜１４μｍのチョップドストランドなどが挙げられる。
【００２７】
また、上記板状、粒状充填材としては、例えば炭酸カルシウム、マイカ、ガラスフレーク、ガラスバルーン、ガラス粉、炭酸マグネシウム、シリカ、タルク、粘土、炭素繊維やアラミド繊維の粉砕物などが挙げられる。
【００２８】
これらの充填材は、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤で処理したものであることが好ましい。
【００２９】
これらの中でも、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、タルク、粘土、およびガラス粉からなる群から選ばれる少なくとも一種の充填材を含むことが好ましい。
【００３０】
これらの充填材を含む場合、その含有量は、上記樹脂材料１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上１００質量部以下であり、より好ましくは５質量部以上９０質量部以下であり、とくに好ましくは１０質量部以上８０質量部以下である。
【００３１】
これらの充填材は、樹脂材料の剛性を高める効果の他、樹脂材料の線膨張係数を低減、制御できる効果がある。本発明にかかると金属／樹脂複合構造体は、金属材料と樹脂材料との複合構造体であり、金属材料と樹脂材料との形状安定性の温度依存性が大きく異なることが多いので、大きな温度変化が起こると金属／樹脂複合構造体に歪みが掛かりやすい。上記充填材を含有することにより、この歪みを低減することができる。
【００３２】
また、充填材の含有量が上記上限値以下であることにより、靱性の低減を抑制することができる。
【００３３】
上記充填剤のみでなく、用途等に応じ、本発明の目的を損なわない範囲で適宜、他の充填材や添加剤を含有しても良い。充填材や添加剤として、例えば、無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤およびカップリング剤などが挙げられる。
【００３４】
なお、上記樹脂材料と、上記充填剤およびその他の添加材の配合は公知の手法を用いて行うことができる。
【００３５】
本発明の金属／樹脂複合構造体の構造体本体部分は、上記樹脂材料を後述する方法で射出成形して得られるが、この際、樹脂材料を発泡させて発泡体として用いることもできる。射出発泡体を得る方法としては、化学発泡剤を樹脂に添加する方法や、射出成形機のシリンダー部に直接、窒素ガスや炭酸ガスを注入する方法、あるいは、窒素ガスや炭酸ガスを超臨界状態で射出成形機のシリンダー部に注入するＭｕＣｅｌｌ射出発泡成形法があるが、いずれの方法でも樹脂材料が発泡体である金属／樹脂複合構造体を得る事ができる。また、いずれの方法においても、金型キャビティーの容積より少ない樹脂量を充填し、発泡させることによりキャビティーに充満させるショートショット法や、金型キャビティー容量のの制御方法として、移動側の金型を後退させキャビティーの容積を広げるコアバック法、樹脂充填後に金型内の入れ子やピンを移動させることにより、キャビティーの容量を広げる方法、発泡体の表面状態を良好にするために、カウンタープレッシャーを使用したり、金型を急速加熱冷却を使用することも可能である。また、射出発泡成形以外にも、ガスアシスト成形、ウォーターアシスト成形も使用することが出来る。
【００３６】
［金属／樹脂複合構造体の製造方法］
本発明にかかる金属／樹脂複合構造体は、以下の（１）〜（３）の順番により製造することができる。
（１）金属材料表面処理
（２）リブ部作成
（３）射出成形
以下、各工程について説明する。
＜（１）金属材料表面処理＞
本発明にかかる金属／樹脂複合構造体のリブ部を構成する金属材料は、上記構造体本体部分を構成する樹脂材料と強固に接合させるために、公知の表面処理技術を用いることができる。
【００３７】
具体的な例としては、（ｉ）金属材料表面に微細な凹凸形状を付与する方法や、（ｉｉ）金属材料表面にプライマー層を形成させる方法、さらには、（ｉ）と（ｉｉ）の組み合わせがある。
【００３８】
（ｉ）金属材料表面に微細な凹凸形状を付与する方法は、得られる微細凹凸面の形状から大別して以下の３種類の方法がある。
【００３９】
一つ目は侵食性水溶液または侵食性懸濁液に金属を浸漬して得たもので、電子顕微鏡観察により測定して表面は無数の凹部で覆われた形となっており、その凹部の数平均内径は３μｍ以下である。ここで、上記凹凸の数平均内径とは、凹凸の凹部の内径の平均値をいう。例えば、電子顕微鏡により金属材料表面の凹凸の画像を観察し、凹部が１００個以上撮影できる倍率において、全ての凹部についてその内径を計り取る。円形でないものは面積が同等の円として内径を仮定する。仮定した内径も含め、全てを積算して個数で除したものを数平均内径とする。
【００４０】
二つ目は陽極酸化法によって得たもので、表面は主として金属酸化物層となっており、しかもその表面層は無数の数平均内径１０〜２００ｎｍの開口部で覆われているものである。
【００４１】
三つ目は、機械的切削、例えばダイヤモンド砥粒研削またはブラスト加工によって作成した凹凸有する金型パンチをプレスすることにより金属表面に凹凸を形成する方法や、サンドブラスト、ローレット加工、レーザー加工により金属表面に凹凸形状を作成する物でその凹部の幅は１０〜８００μｍである。
【００４２】
これらのうち、一つ目の侵食性水溶液または侵食性懸濁液に金属を浸漬して得たものが、金属材料を広範囲にわたってまとめて処理することができることから好ましい。
【００４３】
（ｉｉ）金属材料表面にプライマー層を形成させる方法の場合、プライマー層は特に限定されないが、通常は樹脂成分を含むプライマー樹脂材料からなる。プライマー樹脂材料は特に限定されず、公知のものを用いることができる。具体的には、公知のポリオレフィン系プライマー、エポキシ系プライマー、ウレタン系プライマーなどを挙げることができる。プライマー層の形成方法は特に限定されないが、例えば、上記のプライマー樹脂材料の溶液や、上記のプライマー樹脂材料のエマルションを、上記表面処理を行った金属部材に塗工して形成することができる。溶液とする際に用いる溶媒としては、トルエン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ジメチルフォスフォルアミド（ＤＭＦ）などが挙げられる。エマルション用の媒体としては、脂肪族炭化水素媒体や、水などが挙げられる。
【００４４】
上記（ｉ）、（ｉｉ）の処理を行うに当たり、前記金属材料は、金属を切断、プレス等による塑性加工、打ち抜き加工、切削、研削、放電加工等の除肉加工によって上述した所定の形状に加工された後になされることが好ましい。要するに、種々の加工法により、後述する射出成形のインサート用として必要な形状に加工されたものを用いることが好ましい。必要な形状に加工された金属材料は、樹脂材料と接着すべき面が厚く酸化や水酸化されていないことが好ましく、長期間の自然放置で表面に酸化皮膜である錆の存在が明らかなものは研磨、化学処理等でこれを取り除くことが好ましい。
【００４５】
なお、本発明にかかる金属／樹脂複合構造体の構造体本体部分を構成する樹脂材料が、上記金属材料と親和性の高い材料、例えばヘテロ原子を含む基、具体的にはエステル基、カルボン酸基、アルデヒド基、ケトン基などの極性基を有する樹脂材料の場合には、上述の（ｉ）の表面処理を行った金属材料を用いて金属／樹脂複合構造体を構成することが可能であるが、樹脂材料がポリオレフィンのように非極性の材料である場合、極性を持つ金属と一体化する場合には、（ｉｉ）の表面処理を行うことが好ましく、（ｉ）の表面処理も組み合わせて行うことがより好ましい。
＜（２）リブ部作成＞
上記（１）によって表面処理された金属材料は、金属／樹脂複合構造体が有するべき性能に併せて、その形状を選択して作成される。
【００４６】
形状については、上述のとおり、金属材料の平板や波板を平行に数枚並べたものや、格子状に組んだもの、放射状に並べたもの、金属材料を円柱状に加工したものやハニカム状に配置したものなどが例として挙げられる。
【００４７】
金属材料同士の組み合わせについては、各部材に切欠きを入れて組み合わせたものや、溶接によって組み合わせたものなど、公知の方法によって行うことが可能である。
＜（３）射出成形＞
本発明の金属／樹脂複合構造体は、上記（２）によって作成されたリブ部をインサートした射出成形法により製造するのが好ましい。具体的には、以下の（ｉ）、（ｉｉ）の工程を含んでいる。
（ｉ）リブ部を、射出成形用の金型内に設置する工程
（ｉｉ）上記樹脂材料を、上記リブ部を構成する金属材料の少なくとも一部と接するように、上記金型内に射出成形する工程
なお、金属材料に上記プライマー層が形成されている場合には、上記（ｉｉ）の工程において、上記樹脂材料と、プライマー層が接するように金属材料を射出成形用の金型内に設置することを要する。
【００４８】
以下、射出成形方法について説明する。
【００４９】
まず、射出成形用の金型を用意し、その金型を開いてその一方に金属材料を設置する。その後、金型を閉じ、樹脂材料の少なくとも一部が上記金属材料と接するように、上記金型内に上記樹脂材料を射出して固化する。その後、金型を開き離型することにより、金属／樹脂複合構造体を得ることができる。
【００５０】
使用する金型には、上記射出成形方法によって得られた金属／樹脂複合構造体を金型内から離型するためにイジェクターピンを配置することが望ましい。この際、イジェクターピンは、金属／樹脂複合構造体のリブ部が接合した面から押す位置に設置するのが、金属／樹脂複合構造体の構造体本体部分の意匠を害しないため好ましい。また、イジェクターピンが配置される場所は、リブ部を押す位置（リブ上）に設置するのがより好ましい。この位置に設置することで、イジェクターピンの太さの樹脂だまりがリブ部に形成されるため、リブ部の金属材料を樹脂が包み込むように入るため、金属と樹脂とが形状因子的に拘束され、高い接合強度が得られる。
【００５１】
次に、射出条件について説明する。
【００５２】
射出成形時の樹脂材料の温度が、使用する樹脂の融点よりも１０〜１４０℃高いことが好ましい。つまり、射出成形時の上記樹脂材料の温度をＴ１［℃］とし、使用する樹脂材料の融点をＴ２［℃］としたとき、上記Ｔ１が、Ｔ２＋１０≦Ｔ１≦Ｔ２＋１４０の範囲であることが好ましい。また、射出成形時の樹脂材料の温度は、使用する樹脂材料の融点よりも、２０〜１３０℃高いことがより好ましく、３０〜１２５℃高いことが特に好ましい。なお、上記樹脂材料の温度は、いわゆる成形温度（シリンダー温度）と認識されても差し支えない。
【００５３】
また、射出成形時の金型の温度が、使用する樹脂材料の融点よりも、１０〜１５０℃低い条件にすることが好ましい。つまり、射出成形時の金型の温度をＴ３［℃］としたとき、上記Ｔ３が、Ｔ２−１５０≦Ｔ３≦Ｔ２−１０の範囲であることが好ましい。また、射出成形時の金型の温度は、使用する樹脂材料の融点よりも、２０〜１４０℃低いことがより好ましく、３０〜１３０℃低いことが特に好ましい。さらに、金型の温度自体を通常よりもやや高めにすることも好ましい。具体的には、５０℃以上が好ましく、６０℃以上がより好ましい。
【００５４】
また、成形時の保圧時間は５秒以上１２０秒以下であることが好ましい。このように、保圧する時間を長めに設定することにより、樹脂材料と、金属材料の接合強度を高くできる効果があると考えられる。ここで、保圧時間とは、射出成形機の充填完了時からノズルの圧力を設定した圧力に保っておく時間をいう。
【００５５】
なお、ここで、本発明において好ましい金属材料の形態である、金属材料の平板を格子状に組んだものを使用した場合について詳細に説明する。
【００５６】
格子状の金属材料は、図１に示したように、縦（長手）方向に位置するリブと横方向に位置するリブとが上下交互に切り欠き部を有し、組み合わさることで格子状の金属材料を形成する。
【００５７】
この際、金型のイジェクターピンは上述のとおり、リブ部上に配置することが望ましいが、さらに好ましくは、格子の交点に金型のイジェクターピンを配置することが望ましい。イジェクターピンをリブの部分、さらには格子の交点に配置することで、上述のとおり、イジェクターピンの太さの樹脂だまりがリブ部に形成され、さらには格子の交点にも形成されるので、格子の交点部分においてより強固に、金属と樹脂とが形状因子的に拘束される。
【００５８】
リブ部を形成する方法としては、上記した切り欠き部を使用する方法以外にも、金属をプレス成形、打ち抜き成形を行い、リブ溝に金属部分がインサートされるように加工したものも使用することができる。金型に設置されているリブ溝は、成形品の取り出しを容易にするため、１°から５°程度の勾配がリブの片側、あるいは両側に与えられる。この勾配があるがゆえに金属インサート側面にも樹脂が入り込み、樹脂と金属との接合面積を実質的に広げて、より強固な接合強度が得られる。
【００５９】
［金属／樹脂複合構造体］
上記製造方法により得られる金属／樹脂複合構造体は、リブ部を有する構造体であって、前記リブ部が金属材料からなり、前記構造体の本体部分が樹脂材料からなり、リブ部と構造体本体部分が強固に接合された形状であることに特徴を有する。
【００６０】
本発明にかかる金属／樹脂複合構造体は、好ましくは、以下の（ａ），（ｂ），（ｃ）の特徴をそれぞれ任意に満たす。
【００６１】
（ａ）リブ部を構成する金属材料と、構造体本体部分を構成する樹脂材料との接合強度が１０〜６０ＭＰａ。
【００６２】
（ｂ）前記構造体本体部分を構成する樹脂材料単独の降伏応力あるいは０．２％耐力（どちらもσｙ１とする）と、構造体本体部分を構成する樹脂材料単独のヤング率（Ｅ１）と、前記リブ部を構成する金属材料単独の降伏応力あるいは０．２％耐力（どちらもσｙ２とする）とリブ部を構成する金属材料単独のヤング率（Ｅ２）、構造体の長手方向に直角の方向の断面における構造体本体部分の断面２次モーメント（Ｉ１）と断面係数（Ｚ１）、リブ部の断面２次モーメント（Ｉ２）と断面係数（Ｚ２）から求められる関係式（σｙ１・Ｚ１／（Ｅ２・Ｉ２））／（σｙ２・Ｚ２／（Ｅ１・Ｉ１））が１０〜５００。
【００６３】
（ｃ）前記構造体本体部分に接合した前記リブ部が占める長辺部分および短辺部分の積からなる投影面積（Ｓ１）に対する、前記構造体本体部分に接合した前記リブ部の接触面面積の総和（Ｓ２）の比（Ｓ２／Ｓ１）が０．０１〜０．５。
【００６４】
以下、特徴（ａ）〜（ｃ）について説明する。
【００６５】
＜特徴（ａ）＞
本発明にかかる樹脂／金属複合構造体は、リブ部を構成する前記表面処理を施した金属材料と、構造体本体部分を構成する樹脂材料との接合強度が１０〜６０ＭＰａ、好ましくは１２〜５９ＭＰａ、より好ましくは１５〜５８ＭＰａである。
【００６６】
接合強度は、リブ部を構成する金属材料の種類、金属材料の表面処理による微細な凸凹形状の数や内径、樹脂材料の種類や物性、射出接合における温度や保圧時間等の成形条件によって調整することができる。
【００６７】
接合強度は、万能材料試験機ＡＧ１００ｋＮｘ（島津製作所製）を使用し、引張試験機に専用の治具を取り付け、室温（２３℃）にて、チャック間距離６０ｍｍ、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件にて測定を行った。
【００６８】
接合強度が上記範囲にあることにより、金属材料からなるリブ部が樹脂材料からなる構造体本体部分に強固に接合することになり、樹脂／金属複合構造体全体として強度を保つことが可能となる。
【００６９】
＜特徴（ｂ）＞
本発明にかかる金属／樹脂複合構造体は、前記構造体本体部分を構成する樹脂材料単独の降伏応力あるいは０．２％耐力（どちらもσｙ１とする）と、構造体本体部分を構成する樹脂材料単独のヤング率（Ｅ１）と、前記リブ部を構成する金属材料単独の降伏応力あるいは０．２％耐力（どちらもσｙ２とする）とリブ部を構成する金属材料単独のヤング率（Ｅ２）、構造体の長手方向に直角の方向の断面における構造体本体部分の断面２次モーメント（Ｉ１）と断面係数（Ｚ１）、リブ部の断面２次モーメント（Ｉ２）と断面係数（Ｚ２）から求められる関係式（σｙ１・Ｚ１／（Ｅ２・Ｉ２））／（σｙ２・Ｚ２／（Ｅ１・Ｉ１））が１０〜５００である。
【００７０】
材料の曲げ試験は、材料力学における梁の理論が用いられており、そこでは、材料による因子と形状による因子とが考慮されている。曲げ応力σ（Ｐａ）は、以下のように与えられる。
【００７１】
σ＝Ｍ／Ｚ  （１）
Ｍは曲げモーメント（Ｎｍ）でＭ＝ＷＬ／４、Ｗは荷重（Ｎ）、Ｌは支点間距離（ｍ）である。
【００７２】
たわみ量δ（ｍ）との関係は、
δ＝σＬ２Ｚ／１２ＥＩ  （２）
で与えられる。
【００７３】
Ｅはヤング率（Ｐａ）、Ｉは断面２次モーメント（ｍ４）Ｚは断面係数（ｍ３）、である。ＥとＩとの積を曲げ剛性と言う。
【００７４】
ここで、構造体本体部分のたわみ量δ１は、δ１＝σ１Ｌ２Ｚ１／１２Ｅ１Ｉ１であり、構造体リブ部のたわみ量δ２は、δ２＝σ２Ｌ２Ｚ２／１２Ｅ２Ｉ２である。
【００７５】
構造体本体部分単独の降伏応力あるいは０．２％耐力をσｙ１としたとき、σ１＝σｙ１であるときのたわみ量δｙ１は本体部分の材料が降伏するたわみを表す。また、リブ部分単独の降伏応力あるいは０．２％耐力をσｙ２としたとき、σ２＝σｙ２であるときのたわみ量δｙ２はリブ部分の材料が降伏するあるいは塑性変形を始めるたわみ量を表す。
【００７６】
ここでδ２とδ１との比は、本体部が降伏するたわみ量とリブ部が降伏するあるいは塑性変形を始めるたわみ量との比であり、以下のような関係式として与えられる。
【００７７】
（σｙ１・Ｚ１／（Ｅ２・Ｉ２））／（σｙ２・Ｚ２／（Ｅ１・Ｉ１））  （３）
この関係式は、複合体本体部とリブ部との接着界面の状況を考慮しないことと、曲げの中心軸の位置が実際と一致しない場合もあるというように様々な仮定を用いて導いているので、厳密に構造体の特性を説明する物ではないが、ある幅を持って構造体の特性を説明することが出来る。
【００７８】
（σｙ１・Ｚ１／（Ｅ２・Ｉ２））／（σｙ２・Ｚ２／（Ｅ１・Ｉ１））は１０〜５００が好ましく、より好ましくは２０〜４００、さらに好ましくは３０〜３００である。
【００７９】
（σｙ１・Ｚ１／（Ｅ２・Ｉ２））／（σｙ２・Ｚ２／（Ｅ１・Ｉ１））が１０以下のとき、本体部とリブ部の降伏が近いたわみで起こるため、荷重―たわみ曲線は、単一の材料から構成される物と同様の曲線を示す。
【００８０】
（σｙ１・Ｚ１／（Ｅ２・Ｉ２））／（σｙ２・Ｚ２／（Ｅ１・Ｉ１））が１０以上では、リブ部が降伏、あるいは塑性変形を開始した後も、本体部分は降伏していないので、荷重―変位曲線が次のような特徴を持つ。たわみ量の増加と共に荷重が増大し、荷重の最大値を示した後、荷重が急激に低下し、応力の最大値より３０〜８０％低い荷重を保ちながら、たわみ量が増加してゆく、いわゆる２段階の荷重−たわみ曲線となる。
【００８１】
（σｙ１・Ｚ１／（Ｅ２・Ｉ２））／（σｙ２・Ｚ２／（Ｅ１・Ｉ１））が５００より大きいと、リブ部の曲げ剛性が極端に大きくなり、リブ部の変形がほとんど起こらないまま本体部の材料の圧縮降伏が起こるため、衝突安全という観点からは望ましくない。
【００８２】
〔断面係数Ｚ、断面２次モーメントの算出方法〕
断面係数Ｚ、断面２次モーメントは、材料力学の教科書や機械工学ハンドブックに示されている（例えば、吉沢武男編：大学演習機械要素設計（東京裳華房）３７１ページ）。
【００８３】
ここでは、構造体本体部分とリブ部とは切り離して、それぞれの断面形状、本数から断面係数Ｚ、断面２次モーメントを算出することとする。リブ部の断面係数の算出に関しては以下の様に仮定する。
【００８４】
縦（長手）方向に位置するリブと横（幅）方向に位置するリブとが存在するが、３点曲げを行うにあたり、横方向に位置するリブは縦方向の曲げに影響を及ぼさないため、縦方向の断面のみから算出する。例として図４に示すような形状に関して、断面係数Ｚ、断面２次モーメントの求め方を示す。
構造体本体部
Ｉ１＝ＢＨ３／１２          （４）
Ｚ１＝ＢＨ２／６            （５）
リブ部
Ｉ２＝ｎｂｈ３／１２        （６）
Ｚ２＝ｎｂｈ２／６          （７）
Ｂは構造体本体部の幅、Ｈは天板の厚み、ｂはリブ部の厚さ、ｈはリブ部の高さ、ｎはリブの本数であり、図にはｎ＝２の例を示している。
【００８５】
構造体本体部分の厚みを変更すること、リブ部ではリブの幅、深さを変更ずることにより、これらの値を大きく変えることができる。
【００８６】
長方形以外の形状に関しては、教科書や機械工学ハンドブックに記載されている式から求めることが出来る。
【００８７】
〔荷重―たわみ曲線〕
前述の荷重―たわみ曲線と特長として、たわみ量の増加と共に荷重が増大し、荷重の最大値を示した後、荷重が急激に低下し、荷重の最大値より３０〜８０％低い荷重を保ちながら、たわみ量が増加してゆく、いわゆる２段階の荷重−たわみ曲線となることを、次のように定量的に表す。荷重の最大値Ｗｍａｘを示した後、荷重が傾きΔｗ／Δδが−５０〜−∞で低下する。ΔＷは、低下前の荷重Ｗ１と低下後の荷重Ｗ２との差で、Δδは低下前のたわみ量δ１と低下後のたわみ量δ２との差である。低下後の荷重は、荷重の最大値Ｗｍａｘより３０〜８０％の範囲内の値を示す。
【００８８】
＜特徴（ｃ）＞
本発明にかかる金属／樹脂複合構造体は、好ましくは、前記構造体本体部分に接合した前記リブ部が占める長辺部分および短辺部分の積からなる面積（Ｓ１）に対する、前記構造体本体部分に接合した前記リブ部の接触面面積の総和（Ｓ２）の比（Ｓ２／Ｓ１）が０．０１〜０．５の条件を満たす。Ｓ２／Ｓ１は、より好ましくは０．０１５〜０．４５、さらに好ましくは０．０２〜０．４である。
【００８９】
例として図２に示す金属／樹脂複合構造体の場合、Ｓ１は２１０ｍｍ×１５０ｍｍ＝３１５００ｍｍ２であり、Ｓ２は、（２１０ｍｍ×１ｍｍ×２）＋（１５０ｍｍ×１ｍｍ×３）＝８７０ｍｍ２であるので、Ｓ２／Ｓ１＝０．０２８となる。
【００９０】
Ｓ２／Ｓ１が上記範囲にあることにより、複合化する前の材料強度を損なうことなく、軽量化することが可能となる。
【００９１】
上記特徴（ａ），（ｂ），（ｃ）を満たすことにより、本発明にかかる金属／樹脂複合構造体は、外力に対する強度が高く、さらに、特記すべき事項として、突発的な力が加わった場合であっても、構造体本体部分およびリブ部において、接合部分の破壊もしくはリブ構造の破壊またはその双方により、総合的に当該衝撃による力を分散させることができるので、構造体全体としての強度を保持することができる。
【００９２】
［金属／樹脂複合構造体の用途］
本発明にかかる金属／樹脂複合構造体は、比較的生産性が高く、形状制御の自由度も高いので、様々な用途に展開することが可能である。
【００９３】
例えば、車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体、家電機器の筐体、構造用部品、機械部品、種々の自動車用部品、電子機器用部品、家具、台所用品などの家財向け用途、医療機器、建築資材の部品、その他の構造用部品や外装用部品などが挙げられる。
【００９４】
より具体的には、ポリオレフィン樹脂だけでは強度が足りない部分を金属がサポートする用にデザインされた部品である。車両関係では、インスツルメントパネル、コンソールボックス、ドアノブ、ドアトリム、シフトレバー、ペダル類、グローブボックス、バンパー、ボンネット、フェンダー、トランク、ドア、ルーフ、座席シート、ラジエータ、オイルパン、ステアリングホイール、ＥＣＵボックス、電装部品などが挙げられる。また、建材や家具類として、ガラス窓枠、手すり、カーテンレール、たんす、引き出し、クローゼット、書棚、机、椅子などが挙げられる。また、精密電子部品類として、コネクタ、リレー、ギヤなどが挙げられる。また、輸送容器として、輸送コンテナ、スーツケース、トランクなどが挙げられる。さらに、金属材料の高い熱伝導率と、ポリオレフィンの断熱的性質とを組み合わせ、ヒートマネージメントを最適に設計する次のような機器に使用される部品で、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、電子レンジ、エアコン、照明機器、電気湯沸かし器、テレビ、時計、換気扇などの家電製品類、パソコン、携帯電話、スマートフォン、デジタルカメラ、タブレット型ＰＣ、携帯音楽プレーヤー、携帯ゲーム機、充電器、電池など電子情報機器などが挙げられる。
【００９５】
その他の用途として、玩具、スポーツ用具、靴、サンダル、鞄、フォーク、ナイフ、スプーン、皿などの食器類、ボールペンやシャープペン、ファイル、バインダーなどの文具類などが挙げられる。
【００９６】
以上、本発明の金属／樹脂複合構造体の用途について述べたが、これらは本発明の用途の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例】
【００９７】
以下に、本実施形態を実施例および比較例により説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。尚、以下の図においては、金属／樹脂複合構造体の構造は模式化して示しており、各構造部分の厚みを省略して描いている。
【００９８】
以下、本発明にかかる金属／樹脂複合構造体の強度を３点曲げの測定値により示し、本発明の有効性を確認したものである。
【００９９】
以下、実施例・比較例により得られた金属／樹脂複合構造体の評価・測定方法を示す。
（金属／樹脂複合構造体の荷重―たわみ曲線の測定）
万能材料試験機ＡＧ１００ｋＮｘ（島津製作所製）を使用し、引っ張り試験機に専用の治具取り付け、室温（２３℃）にて、チャック間距離１２０ｍｍ、移動速度５．０ｍｍ／ｍｉｎの条件にて３点曲げ試験を行い、荷重―たわみ曲線を得た。
（２段階の変化を示す荷重―変位曲線の特長）
２段階の荷重−たわみ曲線となることを、次の数値を荷重−たわみ曲線より求めて示す。荷重の最大値Ｗｍａｘを示した後、荷重が傾きΔｗ／Δδが−１００〜−∞で低下する。ΔＷは、低下前の荷重Ｗ１と低下後の荷重Ｗ２との差で、Δδは低下前のたわみ量δ１と低下後のたわみ量δ２との差である。低下後の荷重の代表値をＷ３とする。
（ヤング率、降伏応力、０．２％耐力）
樹脂材料の曲げ試験における曲げ弾性率（ヤング率）は、ＪＩＳ  Ｋ７１７１、降伏応力は、ＪＩＳ  Ｋ７１６１、金属材料のヤング率、降伏応力、０．２％耐力は、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に準拠して測定を行った。に準拠して万能材料試験機ＡＧ１００ｋＮｘ（島津製作所製）を使用し測定を行った。
（リブ部の天板表面のひけ）
リブ部を有する部分の天板表面のひけは、蛍光灯の光源の反射が直線的であるかどうか目視によりひけの有無の判断を行った。
（金属の重量比率）
構造体リブ部に用いられる金属の重量と構造体全体の重量との比であり、以下のように表される。重量の測定は、研精工業株式会社製ＧＲ−２０２を使用した。
【０１００】
金属の重量比率＝金属の重量/（本体部の重量＋金属の重量）×１００  で表す。
（金属の体積比率）
構造体リブ部に用いられる金属の形状から求めた体積と構造体全体の形状から求めた体積との比であり、以下のように表される。
【０１０１】
金属の体積比率＝金属の体積/（本体部の体積＋金属の体積）×１００  で表す。
（構造体の界面比率）
設計上の形状から求められる構造体全体の表面積と、構造体リブ部に用いられる金属と本体部との界面積との比であり、以下のように表される。
【０１０２】
構造体の界面比率＝設計上の金属と樹脂との界面積/（本体部の表面積＋金属部の表面積）
（金属表面の界面比率）
金属部が樹脂と接している面積の比率を表す物で、以下のように表される。
【０１０３】
金属表面の界面比率＝設計上の金属と樹脂との界面積/金属部の全表面積
［実施例１］
（アルミニウム合金の表面処理）
市販の１ｍｍ厚Ａ５０５２板材を入手し、切断して、幅５ｍｍ×長さ１５０ｍｍ、および、幅５ｍｍ×長さ２１０ｍｍの合金板材を作成し、さらに、長さ方向に５０ｍｍ間隔で２．５ｍｍの切欠きをいれた。
【０１０４】
槽に市販のアルミニウム合金用脱脂剤「ＮＥ−６（メルテックス株式会社製）」を水に投入して６０℃、濃度７．５％の水溶液とした。これに前記アルミニウム合金板材を７分浸漬し十分に水洗した。続いて別の槽に４０℃とした１％濃度の塩酸水溶液を用意し、これに前記の合金板材を１分浸漬して十分に水洗した。次いで別の槽に４０℃とした１．５％濃度の苛性ソーダ水溶液を用意し、先ほどの合金板材を２分浸漬して十分に水洗した。続いて別の槽に４０℃とした３％濃度の硝酸水溶液を用意し、これに前記合金板材を１分浸漬し水洗した。
【０１０５】
次いで別の槽に６０℃とした一水和ヒドラジンを３．５％含む水溶液を用意し、これに前記合金板材を２分浸漬し、水洗した。次いで６７℃にした温風乾燥機に１５分入れて乾燥した。乾燥後、アルミ箔で前記アルミニウム合金板材をまとめて包み、さらにこれをポリ袋に入れて封じ保管した。４日後、その１個を電子顕微鏡観察したところ３０〜１００ｎｍ径の凹部で覆われていることが分かった。また、別の１個を走査型プローブ顕微鏡にかけて粗度データを得た。これによると山谷平均間隔（ＲＳｍ）は１〜２μｍ、最大高さ（Ｒｚ）は０．３〜０．５μｍであった。
（プライマー樹脂材料の塗工）
上記アルミニウム合金の表面処理の方法により処理したアルミニウム合金板材にプライマー樹脂材料を、プライマー層の厚みが１０μｍとなるようにメイヤーバーを使用し室温で塗工をおこない、２００℃のオーブンにて乾燥を行った。プライマー樹脂材料としては、無水マレイン酸変性プロピレン系重合体（三井化学株式会社製、ユニストールＲ３００（登録商標））を用いた。
（射出成形）
日本製鋼所社製射出成型機（ＪＳＷ  Ｊ８５ＡＤ１１０Ｈ）に構造体本体部分からなる天板の厚さ１ｍｍとなるリブ溝付き平板金型を装着し、金型内にプライマー層を形成した前記アルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置した。次いで、その金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度８５ｍｍ／ｓｅｃ、保圧２２ＭＰａ、保圧時間５秒、冷却時間５０秒の条件にて射出成形を行った。ポリオレフィンとしては、プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＪ７０５ＵＧ、密度９１０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：９ｇ／１０分）を用いた。
【０１０６】
得られた金属／樹脂複合構造体について、上記評価を行った。図５に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表１に示す。
［実施例２］
実施例１と同様の方法でインサート金属を準備し、射出成形機に構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍとなるリブ溝付き平板金型を装着し、金型内にプライマー層を形成したアルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置した。次いで、その金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、保圧１５ＭＰａ、保圧時間５秒、冷却時間５０秒の条件にて射出成形を行った。ポリオレフィンとしては、プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＪ７０５ＵＧ、密度９１０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：９ｇ／１０分）を用いた。
【０１０７】
得られた金属／樹脂複合構造体について、上記評価を行った。図６に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表１に示す。
［比較例１］
構造体本体部分からなる天板の厚さが１ｍｍとなるリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金属インサートを金型に装着せず、樹脂単体でその金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度８５ｍｍ／ｓｅｃ、保圧２２ＭＰａ、保圧時間５秒、冷却時間５０秒の条件にて射出成形を行った。ポリオレフィンとしては、プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＪ７０５ＵＧ、密度９１０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：９ｇ／１０分）を用いた。
【０１０８】
得られた樹脂構造体について、上記評価を行った。図７に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表１に示す。
［比較例２］
構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍとなるリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金属インサートを金型に装着せず、樹脂単体でその金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、保圧１５ＭＰａ、保圧時間５秒、冷却時間５０秒の条件にて射出成形を行った。ポリオレフィンとしては、プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＪ７０５ＵＧ、密度９１０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：９ｇ／１０分）を用いた。
【０１０９】
得られた樹脂構造体について、上記評価を行った。図８に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表１に示す。
［実施例３］
実施例１と同様の方法でインサート金属を準備し、構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍで天板の外周に１ｍｍ幅で高さ５ｍｍの枠を有するリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金型内に表面処理を施したアルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置した。次いで、その金型内に射出発泡成形を行った。射出発泡成形は、シリンダーに超臨界窒素を０．５ｗｔ％注入して次いでその金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、冷却時間５０秒の条件にて射出率９５％のショートショット法により行った。ポリオレフィンとしては、プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＪ７０５ＵＧ、密度９１０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：９ｇ／１０分）を用いた。
【０１１０】
得られた樹脂構造体について、上記評価を行った。図９に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表２に示す。
［実施例４］
実施例１と同様の方法でインサート金属を準備し、構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍで天板の外周に１ｍｍ幅で高さ５ｍｍの枠を有するリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金型内に表面処理を施したアルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置した。次いで、その金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、冷却時間５０秒の条件にて射出成形を行った。ポリオレフィンとしては、ガラス繊維含有プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＶ７１００、密度１０３０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：１８ｇ／１０分）を用いた。
【０１１１】
得られた樹脂構造体について、上記評価を行った。図１０に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表２に示す。
［実施例５］
実施例１と同様の方法でインサート金属を準備し、構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍで天板の外周に１ｍｍ幅で高さ５ｍｍの枠を有するリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金型内に表面処理を施したアルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置し、射出発泡成形を行った。射出発泡成形は、シリンダーに超臨界窒素を０．５ｗｔ％注入して次いでその金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、冷却時間５０秒の条件にて射出率９５％のショートショット法により行った。ポリオレフィンとしては、ガラス繊維含有プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＶ７１００、密度１０３０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：１８ｇ／１０分）を用いた。
【０１１２】
得られた樹脂構造体について、上記評価を行った。図１１に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表２に示す。
［比較例３］
構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍで天板の外周に１ｍｍ幅で高さ５ｍｍの枠を有するリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金属インサートを金型に装着せず、射出発泡成形を行った。射出発泡成形は、シリンダーに超臨界窒素を０．５ｗｔ％注入して次いでその金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、冷却時間５０秒の条件にて射出率９５％のショートショット法により行った。ポリオレフィンとしては、プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＪ７０５ＵＧ、密度９１０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：９ｇ／１０分）を用いた。
【０１１３】
得られた樹脂構造体について、上記評価を行った。図１２に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表２に示す。
［比較例４］
構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍで天板の外周に１ｍｍ幅で高さ５ｍｍの枠を有するリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金属インサートを金型に装着せず、樹脂単体でその金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、保圧１５ＭＰａ、保圧時間５秒、冷却時間５０秒の条件にて射出成形を行った。ポリオレフィンとしては、ガラス繊維を２０％含有するプロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＶ７１００、密度１０３０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：１８ｇ／１０分）を用いた。
【０１１４】
得られた樹脂構造体について、上記評価を行った。図１３に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表２に示す。
［比較例５］
構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍで天板の外周に１ｍｍ幅で高さ５ｍｍの枠を有するリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金属インサートを金型に装着せず、射出発泡成形を行った。射出発泡成形は、シリンダーに超臨界窒素を０．５ｗｔ％注入して次いでその金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、冷却時間５０秒の条件にて射出率９５％のショートショット法により行った。ポリオレフィンとしては、ガラス繊維を２０％含有するプロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＶ７１００、密度１０３０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：１８ｇ／１０分）を用いた。
【０１１５】
得られた樹脂構造体について、上記評価を行った。図１４に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表２に示す。
［比較例６］
構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍで天板の外周に１ｍｍ幅で高さ５ｍｍの枠を有するリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金属インサートを金型に装着せず、樹脂単体でその金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、保圧１５ＭＰａ、保圧時間５秒、冷却時間５０秒の条件にて射出成形を行った。ポリオレフィンとしては、プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＪ７０５ＵＧ、密度９１０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：９ｇ／１０分）を用いた。
【０１１６】
得られた樹脂構造体について、上記評価を行った。図１５に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表２に示す。
［実施例６］
（プライマー樹脂材料の塗工）
市販の１ｍｍ厚Ａ５０５２板材を入手し、切断して、幅５ｍｍ×長さ１５０ｍｍ、および、幅５ｍｍ×長さ２１０ｍｍの合金板材を作成し、さらに、長さ方向に５０ｍｍ間隔で２．５ｍｍの切欠きをいれた。
【０１１７】
上記アルミニウム合金板材にプライマー樹脂材料を、プライマー層の厚みが１０μｍとなるようにメイヤーバーを使用し室温で塗工をおこない、２００℃のオーブンにて乾燥を行った。プライマー樹脂材料としては、無水マレイン酸変性プロピレン系重合体（三井化学株式会社製、ユニストールＲ３００（登録商標））を用いた。
（射出成形）
日本製鋼所社製射出成型機（ＪＳＷ  Ｊ８５ＡＤ１１０Ｈ）に構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍとなるリブ溝付き平板金型を装着し、金型内に上記プライマー樹脂材料による表面処理を施したアルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置した。次いで、その金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、保圧１５ＭＰａ、保圧時間５秒、冷却時間５０秒の条件にて射出成形を行った。ポリオレフィンとしては、プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＪ７０５ＵＧ、密度９１０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：９ｇ／１０分）を用いた。
【０１１８】
得られた金属／樹脂複合構造体について、上記評価を行った。図１６に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表３に示す。
［実施例７］
実施例６と同様の方法でインサート金属を準備し、構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍとなるリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金型内にプライマー樹脂材料による表面処理を施したアルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置し、射出発泡成形を行った。射出発泡成形は、シリンダーに超臨界窒素を０．５ｗｔ％注入して次いでその金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、冷却時間５０秒の条件にて射出率９５％のショートショット法により行った。ポリオレフィンとしては、プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＪ７０５ＵＧ、密度９１０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：９ｇ／１０分）を用いた。
【０１１９】
得られた金属／樹脂複合構造体について、上記評価を行った。図１７に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表３に示す。
［実施例８］
実施例６と同様の方法でインサート金属を準備し、構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍとなるリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金型内にプライマー樹脂材料による表面処理を施したアルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置した。次いで、その金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、保圧１５ＭＰａ、保圧時間５秒、冷却時間５０秒の条件にて射出成形を行った。ポリオレフィンとしては、ガラス繊維含有プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＶ７１００、密度１０３０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：１８ｇ／１０分）を用いた。
【０１２０】
得られた金属／樹脂複合構造体について、上記評価を行った。図１８に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表３に示す。
［実施例９］
実施例６と同様の方法でインサート金属を準備し、構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍとなるリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金型内にプライマー樹脂材料による表面処理を施したアルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置し射出発泡成形を行った。射出発泡成形は、シリンダーに超臨界窒素を０．５ｗｔ％注入して次いでその金型内にポリオレフィンを、シリンダー温度２３０℃、金型温度５５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、冷却時間５０秒の条件にて射出率９５％のショートショット法により行った。ポリオレフィンとしては、ガラス繊維含有プロピレン系重合体（プライムポリマー社製、プライムポリプロＶ７１００、密度１０３０ｋｇ／ｍ３、プロピレン系重合体のＭＦＲ：１８ｇ／１０分）を用いた。
【０１２１】
得られた金属／樹脂複合構造体について、上記評価を行った。図１９に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表３に示す。
［実施例１０］
（アルミニウム合金の表面処理）
市販の１ｍｍ厚Ａ５０５２板材を入手し、切断して、幅５ｍｍ×長さ１５０ｍｍ、および、幅５ｍｍ×長さ２１０ｍｍの合金板材を作成し、さらに、長さ方向に５０ｍｍ間隔で２．５ｍｍの切欠きをいれた。
【０１２２】
槽に市販のアルミニウム合金用脱脂剤「ＮＥ−６（メルテックス株式会社製）」を水に投入して６０℃、濃度７．５％の水溶液とした。これに前記アルミニウム合金板材を７分浸漬し十分に水洗した。続いて別の槽に４０℃とした１％濃度の塩酸水溶液を用意し、これに前記の合金板材を１分浸漬して十分に水洗した。次いで別の槽に４０℃とした１．５％濃度の苛性ソーダ水溶液を用意し、先ほどの合金板材を２分浸漬して十分に水洗した。続いて別の槽に４０℃とした３％濃度の硝酸水溶液を用意し、これに前記合金板材を１分浸漬し水洗した。
【０１２３】
次いで別の槽に６０℃とした一水和ヒドラジンを３．５％含む水溶液を用意し、これに前記合金板材を２分浸漬し、水洗した。次いで６７℃にした温風乾燥機に１５分入れて乾燥した。乾燥後、アルミ箔で前記アルミニウム合金板材をまとめて包み、さらにこれをポリ袋に入れて封じ保管した。４日後、その１個を電子顕微鏡観察したところ３０〜１００ｎｍ径の凹部で覆われていることが分かった。また、別の１個を走査型プローブ顕微鏡にかけて粗度データを得た。これによると山谷平均間隔（ＲＳｍ）は１〜２μｍ、最大高さ（Ｒｚ）は０．３〜０．５μｍであった。
（射出成形）
日本製鋼所社製射出成型機（ＪＳＷ  Ｊ８５ＡＤ１１０Ｈ）に構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍとなるリブ溝付き平板金型を装着し、金型内に上記表面処理を施したアルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置した。次いで、その金型内にポリアミドを、シリンダー温度２６０℃、金型温度７０℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、保圧２０ＭＰａ、保圧時間５秒、冷却時間５０秒の条件にて射出成形を行った。ポリアミドとしては、ナイロン６（東レ社製、ＣＭ１０１７、密度１１８３ｋｇ／ｍ３、ポリアミド系重合体の２６０℃において２．１６ｋｇで測定したＭＦＲは７０ｇ／１０分）であった。
【０１２４】
得られた金属／樹脂複合構造体について、上記評価を行った。図２０に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表４に示す。
［実施例１１］
実施例１０と同様の方法でインサート金属を準備し、射出成形機に構造体本体部分からなる天板の厚さが２ｍｍのリブ溝付き平板金型を射出成形機に装着し、金型内に表面処理を施したアルミニウム合金板材を金型のリブ溝に格子状に設置した。次いで、その金型内にポリアミドを、シリンダー温度２６０℃、シリンダーに超臨界状態の窒素ガスを０．５ｗｔ％注入、金型温度７０℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、、冷却時間５０秒の条件にてＭｕＣｅｌｌ射出発泡成形を行った。ポリアミドとしては、ナイロン６（東レ社製、ＣＭ１０１７、密度１１８３ｋｇ／ｍ３、ポリアミド系重合体の２６０℃において２．１６ｋｇで測定したＭＦＲは７０ｇ／１０分）であった。
【０１２５】
得られた金属／樹脂複合構造体について、上記評価を行った。図２１に３点曲げを行ったときの荷重−たわみ曲線を示す。評価結果は表４に示す。
【０１２６】
【表１】
2014223740.tif 000003
【０１２７】
【表２】
2014223740.tif 000004
【０１２８】
【表３】
2014223740.tif 000005
【０１２９】
【表４】
2014223740.tif 000006
【０１３０】
なお、以上では、この発明の技術的思想の範囲に含まれるもののいくつかを具体化して、実施例として示したが、この発明はこれに限られるものではなく、上述した数値や形状は、金属／樹脂複合構造体の構造、用途、製造方法を考慮して適宜選択されるべきものである。また、金属／樹脂複合構造体の製造方法についても、射出成形法のみならず、射出圧縮成形法等を用いてもよいのは勿論のことである。
また、本実施例の金属／樹脂複合構造体は、平板上の基板からリブが突出しており、そのリブ先端部の当接面も平板状であるが、基板および当接面は曲面状であってもよいのは勿論のことである。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
以上詳述したように、本発明の金属／樹脂複合構造体は、樹脂材料と金属材料とが容易に剥がれることなく一体化されたものである。プライマー層と、射出成形された樹脂材料との界面で、高分子鎖が相互に侵入した共存層を形成することにより高い接合強度を得ることができる。
【０１３２】
本発明の金属／樹脂複合構造体は高強度、かつ軽量な構造体を比較的簡便な方法で実現することができる。そのため、本発明の産業の発展への寄与は大きい。
【図１】
2014223740.tif 000007
【図２】
2014223740.tif 000008
【図３】
2014223740.tif 000009
【図４】
2014223740.tif 000010
【図５】
2014223740.tif 000011
【図６】
2014223740.tif 000012
【図７】
2014223740.tif 000013
【図８】
2014223740.tif 000014
【図９】
2014223740.tif 000015
【図１０】
2014223740.tif 000016
【図１１】
2014223740.tif 000017
【図１２】
2014223740.tif 000018
【図１３】
2014223740.tif 000019
【図１４】
2014223740.tif 000020
【図１５】
2014223740.tif 000021
【図１６】
2014223740.tif 000022
【図１７】
2014223740.tif 000023
【図１８】
2014223740.tif 000024
【図１９】
2014223740.tif 000025
【図２０】
2014223740.tif 000026
【図２１】
2014223740.tif 000027