(57)【要約】【課題】金属層と樹脂層とを有する複合成形体において、簡素な構成で金属層に対し樹脂層が離間しにくい複合成形体を提供する。【解決手段】金属板２と、前記金属層２の面上に形成された樹脂層３とを有する複合成形体１であって、前記金属層２は、それの長手方向に対し傾斜する第１の斜面２ｃと、前記金属層の長手方向に対し傾斜し、前記第１の斜面２ｃに対し交差する第２の斜面２ｄを有し、前記第１の斜面２ｃおよび第２の斜面２ｄは斜面に対し略垂直に凹む凹部２ｅ、２ｆを有し、前記凹部２ｅ、２ｆに係合する突起部３ａを前記樹脂層３に一体形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と、前記金属層の面上に形成された樹脂層とを有する複合成形体であって、前記金属層は、それの長手方向に対し傾斜する第１の斜面と、前記金属層の長手方向に対し傾斜し、前記第１の斜面に対し交差する第２の斜面を有し、前記第１の斜面および第２の斜面は斜面に対し略垂直に凹む凹部を有し、前記凹部に係合する突起部を前記樹脂層に一体形成した複合成形体。
【請求項２】
前記金属層の斜面は機械的切削で作製されて、前記凹部はプレス加工、エッチングまたはレーザ加工で作製されている請求項１に記載の複合成形体。
【請求項３】
前記樹脂層は射出成形で形成する請求項１および２に記載の複合成形体。
【請求項４】
前記樹脂層は繊維強化樹脂であり、前記繊維強化樹脂の繊維は前記凹部の開口幅より繊維長さが短くガラス繊維,炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維である、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属層と樹脂層とを有する複合成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属層と樹脂層とを有する複合成形体においては、金属層と樹脂層の接合面の密着強度が重要であり、金属層と樹脂層の密着強度を高めた複合成形体として、化学的処理により金属層の接合面に微細な凹凸を形成した後、樹脂層を射出成形法で接合させたものが知られている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２１３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、金属層に対する樹脂層の接合方向と、金属層の接合面の凹凸の形成方向が同一方向のため、金属層の接合面に対し離間する方向に力を加えると、金属層の接合面から樹脂層が離間しやすい。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、金属層に対し樹脂層が離間しにくい複合成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、金属層と、前記金属層の面上に形成された樹脂層とを有する複合成形体であって、前記金属層板は、それの長手方向に対し傾斜する第１の斜面と、前記金属層の長手方向に対し傾斜し、前記第１の斜面に対し交差する第２の斜面を有し、前記第１の斜面および第２の斜面は斜面に対し略垂直に凹む凹部を有し、前記凹部に係合する突起部を前記樹脂層に一体形成したことを要旨としている。
【０００６】
本発明の複合成形体によると、樹脂層の金属層に対する離間方向が、突起部の凹部に対する離間方向に対して交差するので、金属層に対し樹脂層が離間しにくい複合成形体を提供できる。
【０００７】
さらに、請求項２に記載の発明は、前記金属層の斜面は機械的切削で作製されて、前記凹部はプレス加工エッチングまたはレーザ加工で作製されていることを要旨としている。即ち、斜面の形成を機械加工で作製するため、必要な斜面を精度よく作製でき、また、その後の凹部の形成もしやすいため金属層に対し樹脂層が離間しにくい複合成形体を提供できる。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、前記樹脂層は射出成形で形成することを要旨としている。
即ち、射出成形時の射出圧力により、金属層の斜面の凹部に、樹脂材が侵入しやすくなり突起部と樹脂層が強固に一体化して、より効果的に金属層に対し樹脂層が離間しにくい複合成形体を提供できる。
【０００９】
さらに、請求項４に記載の発明は、前記樹脂層は繊維強化樹脂であり、前記繊維強化樹脂の繊維は前記凹部の開口幅より繊維長さが短くガラス繊維,炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維であることを要旨としている。即ち、前記凹部の開口幅より繊維長さが短かいため、射出成形時の射出圧力により金属層の斜面の凹部に強化繊維を含む樹脂を侵入させることができ、樹脂層の突起部の剛性が向上して、金属層に対し樹脂層が離間しにくい複合成形体を提供できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、金属層の表面に樹脂層を接合した複合成形体の樹脂層の金属層に対する離間方向が、樹脂層に一体形成した突起部が金属板の凹部に対する離間方向に対して交差するので、金属層に対し樹脂層が離間しにくい複合成形体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態かかる金属層と樹脂層の複合成形体の断面図
【図２】本発明の第１実施形態かかる複合成形体の金属層の斜視図
【図３】本発明の第１実施形態かかる複合成形体の金属層のＡ−Ａ部断面図
【図４】本発明の第１実施形態かかる複合成形体の射出成形金型の断面図
【図５】本発明の第２施形態かかる金属層と樹脂層の複合成形体の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る複合成形体の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図１に本発明の第１実施形態かかる金属層と樹脂層の複合成形体の断面図を示し、図２に本発明の第１実施形態かかる複合成形体の金属層の斜視図を示す。
【００１３】
本実施形態に係る複合成形体１は、図１及び図２に示されるように、金属層として薄厚の金属板２と樹脂層３とを一体化した平板状の成形体である。複合成形体１の外形形状は必ずしも平板状に限定される必要はなく、例えば、Ｌ字形状や曲板形状、箱形状等であってもよい。
【００１４】
金属板２の材料は特に限定されないが、例えば、アルミニウム、銅、鉄、鉄鋼、各種合金の中から使用目的に応じて選択される。金属板２は、加工のしやすさや軽量化の観点からの厚さ２ｍｍ以下のものが用いられる。
【００１５】
この金属板２の一つの面には樹脂層３が形成され、残りの面２ｂは外部に露出している。一つの面には、長手方向に対し傾斜する第１の斜面２ｃおよび第２の斜面２ｄを有している。第１の斜面２ｃおよび第２の斜面２ｄは、互いに交差している。
【００１６】
金属板２の第１の斜面２ｃには、斜面に向かって垂直に凹む凹部２ｅを複数設けられている。金属板２の斜面２ｄには、斜面に向かって垂直に凹む凹部２ｆを複数設けられている。これらの凹部２ｅ、２ｆの形状は特に限定されず、例えば、斜面に対して垂直方向から見て円状、楕円状、矩形状、多角形状等が挙げられる。また、凹部２ｅ、２ｆを形成する内壁の断面形状は、直線状である必要はなく、曲線状や階段状であってもよい。
【００１７】
斜面２ｃ、２ｄ上の凹部２ｅ、２ｆの面積は、０．５〜２００ｍｍ２であり、好ましくは２〜１５０ｍｍ２である。また、凹部２ｅ、２ｆの最大径Ｄは、凹部２ｅ、２ｆのうち金属板２の厚さ方向Ｔと直交する方向の径の最大値に等しい。なお、凹部２ｅ、２ｆの形状や面積は必ずしも同一である必要はなく、場所により凹部２ｅ、２ｆの形状や面積を変更してもよい。
【００１８】
また、金属板２の一つの面全体に対する斜面上の凹部２ｅ、２ｆの面積比率は、接合強度及び金属板２の強度の観点から、２〜６０％であることが好ましく、４〜５０％であることがより好ましい。
【００１９】
樹脂層３は、金属板２の一つの面上に形成されている。樹脂層３を構成する樹脂材料は特に限定されないが、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド樹脂等の一般的な熱可塑性樹脂、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ等の熱可塑性エストラマ−、これらの混合物、これらを用いたポリマーアロイ等が挙げられる。
【００２０】
また、これらの樹脂には、必要に応じてガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、各種の無機、有機フィラー等の充填材等が含有されていてもよい。また、通常使用される各種の安定剤、分散剤、紫外線吸収剤、離型剤、滑材、帯電防止剤、顔料等の各種添加材が含有されてもよい。ガラス繊維等を含有した繊維強化樹脂を用いた場合、樹脂層３の熱膨張率が低下して金属板２の熱膨張率に近くなるので、熱膨張による剥離を避けることができる。また、繊維強化樹脂を用いることで複合成形体１の耐熱性の向上が図られる。
【００２１】
樹脂層３の一部は、金属板２の凹部２ｅ、２ｆ内に入り込み樹脂層３と繋がって樹脂突起部３ａを形成している。
【００２２】
樹脂突起部３ａは、凹部２ｅ、２ｆの内壁を覆うように広がっている。樹脂突起部３ａは、凹部２ｅ、２ｆ内にのみ形成されており、金属板２を樹脂層３に繋ぎ止めるアンカーとして機能する。
【００２３】
上述した複合成形体１の製造方法の製造方法について説明する。複合成形体１の製造方法は、金属板２を加工する金属板加工工程と、樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、から構成される。
【００２４】
金属板加工工程では、まず金属板２１つの面に、長手方向に対し傾斜する第１の斜面２ｃと、前記金属板の長手方向に対し傾斜し、前記第１の斜面２ｃに対し交差する第２の斜面２ｄを切削加工で作製し、その斜面２ｃ、２ｄに凹凸を形成する表面加工を行う。その表面加工は、凹部２e及び２ｆを金属板２の斜面２ｃ、２ｄに形成するエッチング加工、プレス加工またはレーザ加工を行う。
【００２５】
エッチング加工として、樹脂接合面が整えられた鋳造品の樹脂接合面の表面に所望の凹凸部を有するアルミニウム合金部材を形成する方法としては、例えば、アルミニウム合金材を塩酸、リン酸、硫酸、酢酸、シュウ酸、アスコルビン酸、安息香酸、酪酸、クエン酸、ぎ酸、乳酸、イソブチル酸、リンゴ酸、プロビオン酸、酒石酸等の酸溶液からなるエッチング液に浸漬し、このアルミニウム合金材の表面に所定の凹凸部を形成するエッチング処理の方法が挙げられる。
【００２６】
なお、凹部２e及び２ｆの形成方法は上述した方法に限られない。例えば、凹部２e及び２ｆとを別々に形成してもよく、プレス加工やレーザ加工で凹部２e及び２ｆを形成してもよい。
【００２７】
樹脂層形成工程では、図４に示されるように、金属板２がインサートされた金型８に熱可塑性樹脂を注入する射出成形によって樹脂層３及び樹脂突起部３ａを形成する。
【００２８】
射出成形では、溶融した樹脂を金型８のゲート部８ｃに注入することで、金型８a、８ｂで形成されるキャビティ８ｃ、８ｄ内に樹脂が流入する。そして、金属板２の１つの面の周囲に樹脂が充填される。このとき、金属板２の凹部２e及び２ｆ内に樹脂が入り込む。その後、保圧処理及び冷却処理を経て金属板２の１つの面上に樹脂層３が形成され、凹部２e及び２ｆ内には樹脂突起部３ａが形成される。そして、所定の成形処理を経て複合成形体１が製造される。
【００２９】
なお、樹脂層形成工程は上述した工程に限られない。例えば、トランスファー成形やＲＩＭ（Reaction  Injection  Molding）成形等により樹脂層３及び樹脂突起部３ａを形成してもよい。
【００３０】
また、樹脂層形成工程の前に、金属板２の１つ面上に接着材料を塗布する接着層形成工程を設けてもよい。
【００３１】
以上説明した複合成形体１によれば、金属板２の凹部２e、２ｆ内に形成された樹脂突起部３ａが金属板２表面の斜面２ｃ、２ｄの凹部に侵入形成されている。前記樹脂層に一体形成し、かつ凹部２e及び２ｆに係合する突起部３ａは、樹脂層３の金属板２に対する離間方向が、突起部３ａの凹部２e及び２ｆに対する離間方向に対して交差するので、アンカー効果が有効に作用し金属板２に対し樹脂層３が離間しにくい複合成形体１を提供できる。しかも、この複合成形体１によれば、物理的に接合強度の向上を実現できるので、化学的な接合を行う場合と比べて、材料の自由度を高くすることができる。
【００３２】
さらに、前記金属板の斜面２ｃ、２ｄは機械的切削で作製されて、前記凹部２e及び２ｆはエッチングまたはレーザ加工で作製されており、斜面２ｃ、２ｄの形成を機械加工で作製するため、必要な斜面を精度よく作製でき、凹部２e及び２ｆの形成もしやすいため金属板に対し樹脂層が離間しにくい複合成形体を提供できる。
【００３３】
また、前記樹脂層３は射出成形で形成するため、金属板２の斜面２ｃ、２ｄの凹部２e及び２ｆに圧力により、樹脂材が侵入しやすくなるため、より効果的に金属板２に対し樹脂層３が離間しにくい複合成形体１を提供できる。
【００３４】
本発明の第２実施例の複合成形体１０として図５に示している。図５には、樹脂層１３は繊維強化樹脂を使用した場合を示しているが、繊維強化樹脂の繊維は前記凹部１２e及び１２ｆの開口幅Ｄより繊維長さｄが短くガラス繊維,炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維を使用すると、射出成形時、金属板１２の斜面１２ｃ、１２ｄの凹部１２e、１２ｆに射出圧力により強化繊維を含む樹脂を凹部１２e、１２ｆに侵入させることができ、樹脂材料の突起部１３ａの剛性が向上するため、より、効果的に金属板１２に対し樹脂層１３が離間しにくい複合成形体１０を提供できる。
【００３５】
また、この複合成形体１０では、金属板１２に凹部１２e、１２ｆを設けるだけで接合強度の向上が図られるので、簡素な構成で金属板１２と樹脂層１３とを一体化することができる。従って、この複合成形体１０によれば、構成の簡素化による複合成形体１０の軽量化を図ることができる。また、構成の簡素化に伴う部材の削減や製造工程の短縮に伴い製造コストの低減を図ることができる。
【００３６】
更に、この複合成形体１０では、凹部１２e、１２ｆの個数や形状、面積を変更することで、接合強度を容易に調整することができる。このことは複合成形体１0の汎用性向上に寄与する。
【００３７】
また、この複合成形体１0では、接合強度の向上のために特殊な金型を用意する必要がなく、通常の金型により製造できるので、設備コストの低減が図られる。しかも、この複合成形体１0では、外部にリベット等の接合用部材や突起等を設けることなく、接合強度の向上が実現できるので、外観性に優れた製品を得ることができる。
【００３８】
本発明は、上述した実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。例えば、複合成形体１0の形状は、Ｌ字形状や曲面形状、箱形状等様々な形状を採用することができる。また、金属板1２の他方の面1２ｂ側に新たな樹脂層を設けてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…複合成形体、  ２…金属板、  ２ｃ…第１の傾斜面、  ２ｄ…第２の傾斜面、２e、２ｆ…凹部、  ３…樹脂層、  ３ａ…樹脂突起部、  ８…金型、  Ｄ…最大径、  ｄ…繊維長さ  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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