(57)【要約】【課題】アルミニウム合金とポリアミド系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂を強固に射出接合させた複合体とその製造方法の提供。【解決手段】所定形状に加工されたアルミニウム合金形状物１を、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させ、水洗し、乾燥させた後、射出成形金型にインサートする。射出成形金型にポリアミド系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物２を射出してアルミニウム合金形状物１と一体化させ複合体４を製造する。アルミニウム合金形状物１は、水溶性アミン系化合物の水溶液に浸漬する前に塩基性水溶液及び／又は酸性水溶液に浸漬することが好ましい。【選択図】  図１
2006315398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる工程を経たアルミニウム合金形状物と、
前記アルミニウム合金形状物を射出成形金型にインサートした後、このアルミニウム合金形状物の表面に、射出成形により一体的に付着するポリアミド系樹脂を主成分として含む熱可塑性樹脂組成物と
からなるアルミニウム合金と樹脂の複合体。
【請求項２】
請求項１に記載のアルミニウム合金と樹脂の複合体において、
前記アルミニウム合金形状物は、前記アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる工程の前に、塩基性水溶液及び／又は酸性水溶液に浸漬された形状物である
ことを特徴とするアルミニウム合金と樹脂の複合体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアルミニウム合金と樹脂の複合体において、
前記ポリアミド系樹脂は、ナイロン６、又はナイロン６６である
ことを特徴とするアルミニウム合金と樹脂の複合体。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載のアルミニウム合金と樹脂の複合体で選択される１項において、
前記熱可塑性樹脂組成物には、ガラス繊維、炭素繊維、及びアラミド繊維の高強度繊維から選択される１種以上の繊維質充てん材が加えられているものである
ことを特徴とするアルミニウム合金と樹脂の複合体。
【請求項５】
請求項１ないし３に記載のアルミニウム合金と樹脂の複合体で選択される１項において、
前記熱可塑性樹脂組成物には、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、タルク、及び粘土から選択される１種以上の無機系充てん材が加えられているものである
ことを特徴とするアルミニウム合金と樹脂の複合体。
【請求項６】
所定形状に加工されたアルミニウム合金形状物を、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる浸漬工程と、
前記浸漬処理された前記アルミニウム合金形状物を射出成形金型にインサートするインサート工程と、
前記アルミニウム合金形状物とポリアミド系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物とを接合し一体化させるために、前記射出成形金型にポリアミド系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物を射出する射出工程と
からなるアルミニウム合金と樹脂の複合体の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のアルミニウム合金と樹脂の複合体の製造方法において、
所定形状に加工された前記アルミニウム合金形状物を、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる工程の前に、塩基性水溶液及び／又は酸性水溶液に浸漬する
ことを特徴とするアルミニウム合金と樹脂の複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の筐体、家電機器の筐体、構造用部品、機械部品等に用いられるアルミニウム合金と樹脂の複合体とその製造方法に関する。更に詳しくは、各種機械加工で作られたアルミニウム合金形状物と熱可塑性樹脂を一体化させる技術に関し、各種電子機器、家電製品、医療機器、車両用構造部品、車両搭載用品、建築資材の部品、その他の構造用部品や外装用部品等に用いられ、接合を高強度に構成するアルミニウム合金と樹脂の複合体とその製造方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
金属と樹脂を一体化する技術は、自動車、家庭電化製品、産業機器等の部品製造等の広い分野から求められており、このために多くの接着剤が開発されている。この中には非常に優れた接着剤もありそれなりに使用されている。例えば、常温、又は加熱により機能を発揮する接着剤は、金属と合成樹脂を一体化する接合に有効に使われ、この方法は現在では一般的な技術である。
【０００３】
しかしながら、接着剤を使用しない接合方法も従来から研究されてきた。マグネシウム、アルミニウムやその合金である軽金属類、ステンレスなど鉄合金類に対して、接着剤の介在なしで高強度のエンジニアリング樹脂を一体化する方法がその一例である。例えば金属側に樹脂成分を射出等の方法で、成形と同時に接合する方法（以下、略称として「射出接合」という。）としては、本発明と同一出願人がアルミニウム合金とポリブチレンテレフタレート樹脂（以下、「ＰＢＴ」という。）の組み合わせで、射出成形させて接合する製造技術を提案している。
【０００４】
この組み合わせで射出接合が可能なことを示したのは本発明者らである。本発明者らは鋭意研究開発を進め、特に水溶性アミン系化合物の水溶液にアルミニウム合金形状物を浸漬し、水洗し、乾燥した後、射出成形金型にインサートし、インサートしたアルミニウム合金形状物に、ＰＢＴを主成分とする熱可塑性樹脂組成物を射出した場合に、特異的に接合力が上がることを見出し、その接合技術を提案した（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
本発明者らはその後も研究開発を進め、ＰＢＴ以外にポリフェニレンサルファイド樹脂（以下、「ＰＰＳ」という）も同様に、アルミニウム合金に射出接合する能力のあることを見出し、その接合技術を提案した（例えば、特許文献２参照）。その後も、ＰＢＴやＰＰＳ系樹脂の射出接合に関して最適な射出条件や金型温度について実証を積み重ね、金属に樹脂が射出接合する場合においての重要な条件を確認し、推測できるようになった。その考えに基づき、本発明は前述の提案における樹脂であるＰＢＴやＰＰＳ以外に射出接合できる新たな樹脂を見出しその接合性を確認したものである。
【特許文献１】特開２００３−２００４５３号公報
【特許文献２】特開２００４−２６８９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述のような技術背景のもとに開発されたものであり、次の目的を達成する。
【０００７】
本発明の目的は、アルミニウム合金に対しポリアミド系樹脂を射出し強固な接合を可能とするアルミニウム合金と樹脂の複合体とその製造方法の提供にある。
【０００８】
本発明の他の目的は、アルミニウム合金に対して従来と異なる樹脂を適用し幅広く選択でき、軽量化、量産化が可能な低コストのアルミニウム合金と樹脂の複合体とその製造方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
【００１０】
本発明１のアルミニウム合金と樹脂の複合体は、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる工程を経たアルミニウム合金形状物と、前記アルミニウム合金形状物を射出成形金型にインサートした後、このアルミニウム合金形状物の表面に、射出成形により一体的に付着するポリアミド系樹脂を主成分として含む熱可塑性樹脂組成物とからなる。
【００１１】
本発明２のアルミニウム合金と樹脂の複合体は、本発明１のアルミニウム合金と樹脂の複合体において、前記アルミニウム合金形状物は、前記アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる工程の前に、塩基性水溶液及び／又は酸性水溶液に浸漬された形状物であることを特徴とする。
【００１２】
本発明３のアルミニウム合金と樹脂の複合体は、本発明１又は２のアルミニウム合金と樹脂の複合体において、前記ポリアミド系樹脂は、ナイロン６、又はナイロン６６であることを特徴とする。
【００１３】
本発明４のアルミニウム合金と樹脂の複合体は、本発明１〜３のアルミニウム合金と樹脂の複合体において、前記熱可塑性樹脂組成物には、ガラス繊維、炭素繊維、及びアラミド繊維の高強度繊維から選択される１種以上の繊維質充てん材が加えられているものであることを特徴とする。
【００１４】
本発明５のアルミニウム合金と樹脂の複合体は、本発明１〜３のアルミニウム合金と樹脂の複合体において、前記熱可塑性樹脂組成物には、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、タルク、及び粘土から選択される１種以上の無機系充てん材が加えられているものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明６のアルミニウム合金と樹脂の複合体の製造方法は、所定形状に加工されたアルミニウム合金形状物を、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる浸漬工程と、前記浸漬処理された前記アルミニウム合金形状物を射出成形金型にインサートするインサート工程と、前記アルミニウム合金形状物とポリアミド系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物とを接合し一体化させるために、前記射出成形金型にポリアミド系樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物を射出する射出工程とからなることを特徴とする。
【００１６】
本発明７のアルミニウム合金と樹脂の複合体の製造方法は、本発明６のアルミニウム合金と樹脂の複合体の製造方法において、所定形状に加工された前記アルミニウム合金形状物を、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる工程の前に、塩基性水溶液及び／又は酸性水溶液に浸漬することを特徴とする。
【００１７】
以下、その各手段について詳細に説明する。
〔接合条件〕
前記した本発明者らの発明を更に効果的に実施するための基礎として、種々の実施例を通じて射出接合の有効性を理論的に確認した。本発明者らはこの研究過程で次の条件を確認した。即ち、
（１）金属側の表面は２０〜５０ｎｍ径の凹凸部で全面的に覆われていること。
（２）樹脂は結晶性樹脂であること。
が特に重要な最低条件として認められた。この射出接合のための条件により、射出により溶融した樹脂が射出金型内で冷やされながらも金属表面の奥まで入り、前述の微細凹凸部に満遍なく入り込み、その後に結晶化し固化するというのが最も理想的な射出接合の姿である。
【００１８】
実際には、射出成形金型に溶融樹脂が入ると同時に冷却が始まっており、樹脂流れの先端は先に冷えて微結晶が生じ始めている。金属表面上の２０〜５０ｎｍ径の凹凸部は微細凹凸部であり、微結晶と言えども金属表面に樹脂が接触する前に微結晶が生じてしまうと、凹凸部へ樹脂の溶融状態での浸入は困難になる。このような射出状態であっても、微細凹凸部への樹脂の浸入を容易にして結晶化するのが理想である。
【００１９】
このためには、前述の最低条件に加えて、
（３）融点以下の冷たい環境に急速注入された時に結晶化、固化する速度が遅い樹脂組成物であることが好ましい。
更に、
（４）金属表面に樹脂と発熱反応するか樹脂を分断する分子が吸着していることが急冷時にも固化が遅れて好ましい。
即ち、上記（３）項で示す性質が樹脂側に十分にあれば、急冷されて樹脂温度が融点以下となっても即刻に結晶が出来るのではなく、１００分の数秒後にでも種結晶が発生する可能性がある。
【００２０】
要するに微細凹凸部に侵入した後、侵入した樹脂部分がそれを核に結晶化すれば硬く凹凸部に樹脂が食い込んだアンカー構造になり、接触面積が増え当然のことながら接合力が増大する。水溶性アミン系化合物の水溶液にアルミニウム合金を浸漬し、水洗し、温風乾燥した場合、アルミニウム合金の表面は２０〜４０ｎｍ径の微細凹凸部で覆われると同時に、使用したアミン系化合物が表面に化学吸着すると推定される。２００℃前後で、アミン系化合物と、ナイロン６やナイロン６６が遭遇すると発熱反応をすることが知られており、微細凹凸部の入り口部にて発熱すれば固化しかかった溶融樹脂も固化することなく凹凸部に入り込むことになる。又、発熱がなくとも高分子が数個に細分される反応が生じれば、結晶化、固化が遅れることにもなる。すなわち、ナイロン６６等は、アミンがたくさん存在するとアミンとの交換が起こり、高分子（ポリマー）が切断されることになり、固化を遅らせることになる。これらは（４）項の性質の有効性を示すものである。
【００２１】
本発明者らは、前記した複数の条件が多く揃えば射出接合が可能になることに注目した。これは、本発明者らが実施した数多くの実施結果で裏づけられるものである。本発明者らは長年の研究結果、従来から射出接合は難しいと考えられていたナイロン６６等のポリアミド系樹脂について、接合性の実証を得るに至ったものである。このポリアミド系樹脂は前述の４つの条件を持つ性質を有している。
【００２２】
まず、アルミニウム合金の処理方法について説明する。
〔アルミニウム合金形状物〕
アルミニウム合金は、１０００〜７０００番系の物、またダイカストグレードの各種が使用できる。このアルミニウム合金形状物は、切断、切削、曲げ、絞り、研削加工、研磨加工等により、射出成形でのインサート用として必要な形状に加工される。必要な形状に加工されたアルミニウム合金形状物は、接着すべき面が厚く酸化や水酸化されていないことが必要であり、長期間の自然放置等で表面に錆の存在が明らかなものは研磨やブラストで取り除くことが必要である。錆以外の汚れ、即ち、金属加工工程で付着した表面の油層、あるいは持ち運び等で付着した指脂などは以下に述べる脱脂工程で除くようにする。
【００２３】
〔脱脂工程〕
アルミニウム合金形状物の表面に加工油や指脂が付いたもの、あるいはブラスト加工後等に微細な油滴や汚れが付いたものは、脱脂、洗浄する。この脱脂、洗浄は有機溶剤での洗浄と水洗浄の組み合せで行なうこともできるが量産に対応するのは難しい。通常は、市販のアルミニウム合金用の脱脂材を湯に溶解しこれに数分浸漬し、水洗する。  
【００２４】
〔前処理工程〕
アルミニウム合金の表面が当初の段階から清浄な状態である場合、脱脂工程もこの前処理工程も省略し、後で述べる本処理工程のみ実施すればよい。しかしながら、実際の量産では汚れが生じるので、例えアルミニウム合金形状物が特別に清浄な状態であったと判断されても、前の脱脂工程に引き続きこの前処理工程も実施しておくのが好ましい。その処理は次のようにして行う。
【００２５】
１％前後濃度の薄い苛性ソーダ水溶液を用意して槽に入れ４０℃程度とする。又、別の槽に数％濃度の塩酸水溶液、硝酸水溶液、１水素２弗化アンモニウム水溶液などの酸性水溶液を４０℃程度として用意する。アルミニウム合金の種類によって使用する酸性水溶液が異なるが、前述した数種の水溶液を用意しておき、これらを使い分けて使用する。脱脂と水洗が終わったアルミニウム合金は、まず苛性ソーダ水溶液に浸漬し、水洗し、酸性水溶液に浸漬し、水洗してこの工程を終える。この工程により、表層のアルミニウムが溶けて清浄な面となる。これがいわゆる化学的な研磨である。なお、この工程は、苛性ソーダ水溶液又は酸性水溶液に浸漬し、水洗いするだけであってもよい。
【００２６】
〔本処理工程〕
この工程は、前処理工程を終えたアルミニウム合金形状物をアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる工程である。使用する処理液はＰＨ９〜１０の弱塩基性であり、浸漬したアルミニウム合金は表面が超微細にエッチングされ、電子顕微鏡で観察すると２０〜４０ｎｍ径の凹凸部で覆われた状況になっている。更に、この工程によって、アルミニウム合金形状物にこれらアミン系化合物分子を吸着させることができる。
【００２７】
微細エッチングとアミン系化合物の吸着という本発明の基本的な２つの工程がなされるので、この工程を本処理工程と称している。使用する化合物は、広い意味のアミン系化合物と言える。即ち、アンモニア、ヒドラジン、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、エタノールアミン、アリルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、アニリン、又はその他の水溶性アミンである。
【００２８】
蒸気圧の高いアンモニアや低級アミン類は水溶液としてもその臭気は多いので、量産用としてあまり好ましいものとは言えない。ヒドラジンや蒸気圧の低いアミン系化合物は水溶液の温度を若干高くしても臭気が少ないので扱い易い。本工程で使用可能なアミン類に属する窒素化合物は何れも臭気が強くしかも悪臭の傾向のものも含んでいるので、なるべく臭気の少ないものを適用することが量産に関しては重要である。
【００２９】
水溶性アミンやヒドラジンの水溶液を使用する場合は、濃度３％〜３０％の水溶液として、常温〜７０℃で数分〜数十分使用できる。アンモニア水を使用する場合は、濃度２０％程度で常温下において十数〜数十分の浸漬で使用できる。この浸漬後、水洗し、温風乾燥する。
【００３０】
〔処理後のアルミニウム合金形状物の保管〕
乾燥後のアルミニウム合金形状物は乾燥空気下で保管する。具体的には、射出接合に相当する部位には決して指や手を触れずにアルミニウム箔で包み、更にポリエチレンの袋に入れて封じて保管するのがよい。保管時間は短いほうがよいが、常温で１ヶ月以内であれば全く問題はない。その他の保管方法もあるが、要点は、陽光、水分、油性ガスに触れぬことである。水分はアルミニウム合金表面をミクロ単位で錆びさせる。又、油性ガスはアルミニウム合金表面に沈着して微細な凹凸部を埋め、前述の処理を無にしてしまう。
【００３１】
いずれにしても、本処理工程の完了後の保管等の扱いは慎重であることが重要である。例えば、処理済みアルミニウム合金形状物を直接にポリエチレンの袋に封じて長く保管すると、２週間ほどで射出接合による接合力が半分程度になってしまうことが実証されている。これはポリエチレンの袋に問題があって、長期間封じて使用したことにより、アルミニウム合金形状物の表面がポリエチレンの影響を受けた結果であった。
【００３２】
〔熱可塑性樹脂組成物〕
次に本発明に適用される熱可塑性樹脂組成物について説明する。ポリアミド系樹脂としては、ナイロン６６、及びナイロン６が好ましい。熱可塑性樹脂組成物は、ナイロン６６、ナイロン６以外にその他のポリマー、例えば、ナイロン６１０、ナイロン４６、ナイロン１１、芳香族ナイロン、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などがあり、又それをコンパウンドしたものでもよい。
【００３３】
また、熱可塑性樹脂組成物のフィラーの含有は、アルミニウム合金形状物と熱可塑性樹脂組成物との線膨張率を近づけるという観点から非常に重要である。線膨張率を一致させるのが理想であるが、フィラー含有の目的は相互に少しでも近づけることにある。フィラーとしては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、又、その他これらに類する高強度繊維が良い。又、炭酸カルシウム、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、又、その他類する樹脂充填用無機フィラーを含有した熱可塑性樹脂組成物であることが非常に好ましい。  
フィラーを含まない場合でも接着し、接着直後はアルミニウム合金に接着した熱可塑性樹脂組成物を取り去るにはある程度の強い力を必要とする。しかしながら射出成形された複合体を温度サイクル試験にかけると、フィラーを含まない樹脂の系ではサイクルを重ねることで急速に接着強度が低下することが判明している。これには二つの原因があると推定されている。一つの原因は、線膨張率でアルミニウム合金形状物と熱可塑性樹脂組成物に大きな差があることによる。
【００３４】
アルミニウムの線膨張率は金属の中では大きい方であるが、それでも熱可塑性樹脂よりかなり小さい。フィラーの存在は、熱可塑性樹脂組成物の線膨張率を下げ、アルミニウム合金の線膨張率（純アルミニウムも含めて２．４〜２．５×１０―５℃−1）に近づけることにある。フィラーの種類とその含有率を適性に選ぶと、熱可塑性樹脂の線膨張率はアルミニウム合金にかなり近い値にすることができる。例えばガラス繊維４０〜５０％をナイロン６６に含ませると線膨張率は２〜３×１０−5℃−1に下がる。
【００３５】
他の原因は、インサート成形後のアルミニウム合金形状物の冷却縮みと熱可塑性樹脂組成物の成形収縮の差に起因する。フィラーを含まないナイロン６６の成形収縮率は０．６〜２．５％である。一方、アルミニウム合金の冷却縮み、例えば射出時から室温まで１００℃程度冷えるとして約０．２％であり、これは樹脂の成形収縮率よりずっと小さく、差がある。金型から離型して時間が経ち樹脂の収縮が進むと、界面に内部歪が生じ僅かな衝撃で界面破壊が起こって剥がれてしまうからである。
【００３６】
ナイロン６６にガラス繊維４０〜５０％を混ぜると、成形収縮率は０．４〜０．６％程度に下がる。これでもアルミニウム合金の縮みよりかなり大きく、射出接合した場合でも接合面に大きな内部歪が残ってしまう。従って、これほどの大量のフィラー含有も成形収縮率に関しては十分な満足度を与えない。これを解決するため、接合面に大きな内部歪が残り難い形でアルミニウム合金とポリアミド系樹脂組成物を射出接合する技術が開発され有効性を求められた。
【００３７】
有効性を確認するために、このフィラーを含む熱可塑性樹脂組成物が製品として使用に値するものであったか否かを具体的に確認する方法が必要である。その方法として次の方法を施す。即ち、射出接合を実施して数日間放置した後に破壊して一応満足できる強度を示した場合、接合強度は内部歪によって破断を引き起こそうとする力に一応は勝っていると判断する。そのような一体化物を射出接合の後の数日以内に１５０℃×１時間程度加熱し（アニールし）、熱可塑性樹脂を軟化して内部歪を解消する。そのアニール処理をした一体化物を破壊試験してみて予期した強度が得られれば接合結果は良好と判断される。
【００３８】
〔成形〕
成形は、射出成形金型を用意し、金型を開いてその一方に前述のアルミニウム合金形状物をインサートし、金型を閉じ、前記の熱可塑性樹脂組成物を射出し、固化した後、金型を開き離型する手順で行われる。次に射出条件について述べる。金型の射出温度は高い方が良い結果が得られるが無理に上げることはなく、前記の熱可塑性樹脂組成物を使う通常の射出成形時とほぼ同様の条件でも十分な接着効果が発揮できる。
【００３９】
接着力を向上させるためには、むしろ金型温度を通常の樹脂のみの成形時より若干高めにすることが有効である。金型温度を高め、離型時にスプルー・ランナーがまだ柔らかさの残っているレベルがよい。本発明者らの実施例では、金型温度は１４０〜１６０℃の範囲が接合力の高い安定した結果を得ている。
【００４０】
〔作用〕
本発明によれば、前述のようにアルミニウム合金形状物とポリアミド系樹脂組成物を、インサート後の射出成形によって強固に接着することができる。実用的には、適用する樹脂組成物としては、高濃度のフィラーを含むナイロン６６やナイロン６を主成分とするコンパウンドが好ましい。
この強固な接着を可能にした理由は、アルミニウム合金形状物をアミン系化合物の水溶液で処理したことにある。即ち、この処理によりアルミニウム合金形状物の表面が超微細エッチングされ、しかもアミン系化合物分子がアルミ合金表面に吸着したためである。本発明を使用することは、電子機器や家電機器の軽量化、車載機器や部品の軽量化、その他多くの分野で幅広く、部品、筐体の供給に役立つ。
【発明の効果】
【００４１】
以上詳記したように、本発明を利用すれば、ポリアミド系樹脂組成物とアルミニウム合金形状物とを強固に射出接合でき、得られた一体化品は容易に剥がれることがない。このように、従来に比し適用範囲の広い接合の発明となり、従って、形状、構造上も機械的強度の上でも従来に加味して自由度の多い各種機器の筐体や部品、構造物等を作ることができる。本発明によって製造した筐体、部品、構造物は、軽量化が図れ、機器製造工程の簡素化に役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明のアルミニウム合金と樹脂の複合体とその製造方法について、図面に基づいて説明する。なお、この説明では、実施の形態を実施例に代えて詳記している。
図１は、本発明のアルミニウム合金と樹脂の複合体を模式的に示す概観図である。
【実施例１】
【００４３】
図１に示すように、市販の１．６ｍｍ厚のＡ５０５２アルミニウム合金板を購入し、多数の１８ｍｍ×４５ｍｍの長方形片に切断し、アルミニウム合金形状物１とした。このアルミニウム合金形状物１の端部に直径φ２ｍｍの穴１ａをプレス機であけ、塩化ビニール樹脂カバーの銅線を通しつつ途中を曲げ、アルミニウム合金形状物１同士が互いに重ならないようにしつつ１０個をぶら下げるようにした。  
アルミニウム用脱脂材「ＮＥ−６（メルテックス社製）」１５％を含む槽を用意し、この溶液の液温を７５℃とした。この脱脂材水溶液に５分浸漬し、水洗した。続いて、別の槽に１％濃度の塩酸水溶液を用意し、この溶液の液温を４０℃とした。この槽にアルミニウム合金形状物１を１分間浸漬し水洗した。次に、別の槽に１％苛性ソーダ水溶液を用意し、この溶液の液温を４０℃とした。この槽にアルミニウム合金形状物１を１分間浸漬し水洗した。
【００４４】
続いて、別の槽に１％塩酸水溶液を用意し、この溶液の液温を４０℃とした。この槽にアルミニウム合金形状物１を１分間浸漬し水洗した。次に、３．５％濃度の１水和ヒドラジン水溶液を用意し、この溶液の液温を６０℃とした。この溶液にアルミニウム合金形状物１を１分間浸漬し水洗し６０℃で２０分間、温風乾燥機で乾燥した。次にアルミニウム合金形状物１を銅線から外し、アルミニウム箔で包み、これをポリエチレンの袋に入れて封じた。
【００４５】
２日後、アルミニウム合金形状物１を取り出し、油分等が手に直接付着しないように手袋で摘まんで射出成形金型にインサートした。金型を閉じ、熱可塑性樹脂組成物２であるガラス繊維４５％含有のナイロン６樹脂「アミランＣＭ１０１１Ｇ４５（東レ社製）」を接合部３に射出し、図１に示すアルミニウム合金形状物１と熱可塑性樹脂組成物２との複合体４である一体化品を得た。射出温度は２６０℃であり、金型温度は１４０℃であった。射出接合した約２時間後に１５０℃とした熱風乾燥機に入れて１時間置き、放冷した。
【００４６】
その２日後に引っ張り試験機で１０個のサンプル、即ち、複合体４全てを引っ張り破断試験した。この試験ではせん断破断力を測定した。その結果、平均のせん断破断力は１７３４．５Ｎ／ｃｍ２（１７７Ｋｇｆ／ｃｍ２）であった。又、最低は１４７０Ｎ／ｃｍ２（１５０Ｋｇｆ／ｃｍ２）であり、最高は２００２００９Ｎ／ｃｍ２（２０５Ｋｇｆ／ｃｍ２）であった。ややバラツキはあるものの強固に接合されており、強さのレベルは、複合体４として使用上支障のない強度であることを確認した。
【実施例２】
【００４７】
熱可塑性樹脂組成物として、ガラス繊維４５％含むナイロン６６「アミランＣＭ３００１Ｇ４５（東レ社製）」を使用した。他は実施例１と全く同様の条件にして複合体の射出接合の試験を行った。即ち、前述同様に複合体である一体化品をアニールし、その２日後にせん断破断力を測定した。その結果、せん断破断力の平均は１７７３．８Ｎ／ｃｍ２（１８１Ｋｇｆ／ｃｍ２）であった。又、最低で１１７６Ｎ／ｃｍ２（１２０Ｋｇｆ／ｃｍ２）であり、最高で１９１１Ｎ／ｃｍ２（１９５Ｋｇｆ／ｃｍ２）であった。前述の実施例１と同様に、ややバラツキはあるものの強固に接合されており、強さのレベルは、複合体４として使用上支障のない強度であることを確認した。
【実施例３】
【００４８】
熱可燃性樹脂組成物として、ガラス繊維３３％含む芳香族ナイロン「ＡＳ−１１３３ＨＳ−ＢＫ（ソルベイアドバンストポリマーズ社製）」を使用した。この芳香族ナイロンはイソフタル酸、及びテレフタル酸と脂肪族ジアミンからのポリアミドであることが赤外線吸収分析で推定できた。このポリマーを使用した他は実施例１と全く同様にしてアルミ合金との複合体を製造した。射出接合で得られた２０個の複合物の内１０個を１時間以内に１７０℃に保った熱風乾燥機内に入れ１時間おいて出し放冷した（アニールした）。残りの１０個はその翌日にアニールした。これら双方の群を引っ張り試験機にかけてせん断破断力を測定したところ、即アニールしたものは１０個の平均で２０５８Ｎ／ｃｍ２（２１０Ｋｇｆ／ｃｍ２）であったが、射出接合の翌日にアニールしたものは１０個の平均で８８２Ｎ／ｃｍ２（９０Ｋｇｆ／ｃｍ２）であった。
【００４９】
このようにアニールのタイミングで接合力に大差が出ることは本発明者らの経験では少なく、正しい理由はわからない。しかしながら生じている現象から見て、おそらくは、このポリマーは成形収縮が通常より遅いなど室温に下がった後で進む結晶化分が、本発明者らが使用した他のポリマー、即ち脂肪族ナイロン、ＰＢＴ、ＰＰＳ系のポリマーとやや異なって結晶化量は多く結晶速度は遅いのではないかと思われた。射出接合で結構強く接合しても、放冷され、更に半日から１日経って樹脂部での結晶化が更に進んだ場合、放冷後は寸法変化のない金属部分との間で内部歪が生じる。内部歪をカバーするほど結合が強いとアニールのタイミングが数日変わったからといって接合力に差異を生じることはない。しかし収縮の度合いがキツイ場合、収縮が長き時間に渡る場合、又は金属表面の凹部内での結晶化率が元々低い場合において、内部歪のかかっている間に凹部から一部の樹脂端部が抜ける可能性が高くなると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、アルミニウム合金と樹脂の複合体を模式的に示す概観図である
【符号の説明】
【００５１】
１…アルミニウム合金形状物
２…熱可塑性樹脂組成物
３…接合部
４…アルミニウム合金と樹脂の複合体
【図１】
2006315398.tif 000003