(57)【要約】【課題】熱可塑性エラストマーと樹脂部材との接合強度を高める。【解決手段】熱可塑性エラストマー１２による樹脂部材１０の接合構造は、樹脂部材１０と金属部材１１（相手部材）との間に介在させた熱可塑性エラストマー１２を加熱して溶着させることで、樹脂部材１０と金属部材１１とを接合するものであり、樹脂部材１０と熱可塑性エラストマー１２との間にシランカップリング剤１３を介在させた。シランカップリング剤１３は有機官能基を有するので、樹脂部材１０と熱可塑性エラストマー１２の双方に対して良好に接合される。したがって、樹脂部材１０と熱可塑性エラストマー１２がシランカップリング剤１３を介して強固に接合される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂部材と相手部材との間に介在させた熱可塑性エラストマーを加熱して溶着させることで、前記樹脂部材と前記相手部材とを接合する熱可塑性エラストマーによる樹脂部材の接合構造であって、
前記樹脂部材と熱可塑性エラストマーとの間にシランカップリング剤を介在させたことを特徴とする熱可塑性エラストマーによる樹脂部材の接合構造。
【請求項２】
前記シランカップリング剤が、前記樹脂部材の表面のうち前記熱可塑性エラストマーと対向する領域全体に亘って層状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性エラストマーによる樹脂部材の接合構造。
【請求項３】
前記樹脂部材が、結晶性樹脂又は液晶性樹脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の熱可塑性エラストマーによる樹脂部材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性エラストマーによる樹脂部材の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品など軽量化の求められる分野では、金属から樹脂への材料転換が今後も進んでおり、樹脂部材を金属部材を接合する技術が必要とされている。特許文献１には、樹脂部材と金属部材を接合する手段として、樹脂部材と金属部材との接合界面にフィルム状の熱可塑性エラストマーを介在させ、レーザー光を照射して加熱することで熱可塑性エラストマーを溶着し、両者を接合する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３２５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、熱可塑性エラストマーは、金属及び非晶性樹脂との接合性は良好である。しかし、自動車部品で多用されるポリアミド系等の結晶性樹脂は、熱可塑性エラストマーとの接合性が低いため、対策が望まれる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、熱可塑性エラストマーと樹脂部材との接合強度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、
樹脂部材と相手部材との間に介在させた熱可塑性エラストマーを加熱して溶着させることで、前記樹脂部材と前記相手部材とを接合する熱可塑性エラストマーによる樹脂部材の接合構造であって、
前記樹脂部材と熱可塑性エラストマーとの間にシランカップリング剤を介在させたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００６】
シランカップリング剤は有機官能基を有するので、樹脂部材と熱可塑性エラストマーの双方に対して良好に接合される。したがって、樹脂部材と熱可塑性エラストマーがシランカップリング剤を介すことにより強固に接合される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の熱可塑性エラストマーによる樹脂部材の接合構造をあらわす断面図
【図２】樹脂部材にシランカップリング剤の接合層を形成した状態をあらわす断面図
【図３】樹脂部材の材質による接合強度の違いをあらわすグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（１）本発明は、前記シランカップリング剤が、前記樹脂部材の表面のうち前記熱可塑性エラストマーと対向する領域全体に亘って層状に形成されていてもよい。この構成によれば、シランカップリング剤と樹脂部材との接合面積、及びシランカップリング剤と熱可塑性エラストマーとの接合面積が広く確保されるので、十分な接合強度を得ることができる。
【０００９】
（２）本発明は、前記樹脂部材が、結晶性樹脂又は液晶性樹脂であってもよい。結晶性樹脂と液晶性樹脂は、非晶性樹脂と比べて一般に熱可塑性エラストマーとの接着力が低いのであるが、シランカップリング剤が、結晶性又は液晶性の樹脂と熱可塑性エラストマーの双方に対して高い接着力をもって接合するので、結晶性又は液晶性の樹脂からなる樹脂部材と熱可塑性エラストマーとの接合強度を大きく高めることが可能である。
【００１０】
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図３を参照して説明する。本実施例１の接合構造は、図１に示すように、平板状をなす樹脂部材１０と、同じく平板状をなす金属部材１１（請求項１における相手部材）とを接合する構造であり、接合手段として、熱可塑性エラストマー１２とシランカップリング剤１３とを用いている。
【００１１】
樹脂部材１０は結晶性樹脂材料であり、具体的には、ＰＰ６６（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＬＣＰ（結晶ポリマー）等である。金属部材１１の具体的に材料としては、アルミニウムや鉄、ステンレス鋼、銅などである。熱可塑性エラストマー１２として、ポリエステル系エラストマー、変性ポリエチレン系エラストマー、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリアミド系エラストマーなどを用いることができる。
【００１２】
熱可塑性エラストマー１２は、金属に対する接合強度が高いので、熱可塑性エラストマー１２と金属部材１１は、直接、接触させて接合する。一方、結晶性樹脂と熱可塑性エラストマー１２は接合強度が比較的低いので、直接接触させず、シランカップリング剤１３を用いて間接的に接合する。シランカップリング剤１３の具体例として、アミノ系、フェニル系、ビニル系の樹脂が用いられる。
【００１３】
次に、樹脂部材１０と金属部材１１の接合工程を説明する。まず、図２に示すように、樹脂部材１０の表面のうち熱可塑性エラストマー１２と対向する領域の全体に亘り、溶媒（図示省略）に溶かしたシランカップリング剤１３を塗布する。次に、シランカップリング剤１３を、レーザー照射や外部ヒーター等により加熱し、溶剤を蒸発させる。この工程により、樹脂部材１０の表面には、シランカップリング剤１３からなる接合層１４が形成される。
【００１４】
本実施例の樹脂部材１０は官能基を有しないのであるが、上記のようにして形成されたシランカップリング剤１３の接合層１４は、実験の結果、樹脂部材１０に対して強固に接合される、という知見が得られている。この接合の強度は、シランカップリング剤１３の特性に起因すると考えられる。即ち、シランカップリング剤１３は、有機官能基（−Ｙ）とヒドロキシル基（−ＯＨ）を有しているのであるが、有機官能基は樹脂材料に対して共有結合し、ヒドロキシル基は樹脂部材１０に対して水素結合し、その結果、樹脂部材１０とシランカップリング剤１３の接合層１４との接合強度が得られると推察される。
【００１５】
上記のように樹脂部材１０の表面にシランカップリング剤１３の接合層１４を形成した後は、接合層１４の表面と金属部材１１との間に、シート状の熱可塑性エラストマー１２を介在させる。そして、樹脂部材１０（接合層１４）と金属部材１１との間で熱可塑性エラストマー１２を挟み付けるように加圧すると同時に、熱可塑性エラストマー１２を加熱する。加圧、加熱された熱可塑性エラストマー１２は、金属部材１１に対して強固に接合されるとともに、シランカップリング剤１３の接合層１４に対しても強固に接合される。
【００１６】
熱可塑性エラストマー１２とシランカップリング剤１３の接合強度は、熱可塑性エラストマー１２が持つオキソ（＝Ｏ）とシランカップリング剤１３が持つ有機官能基とが結合するとともに、熱可塑性エラストマー１２が持つヒドロキシル基とシランカップリング剤１３が持つヒドロキシル基とが結合することで得られると推察される。尚、熱可塑性エラストマー１２と金属部材１１との接合強度は、金属部材１１の表面に生成される酸化被膜（図示省略）のヒドロキシル基と熱可塑性エラストマー１２のヒドロキシル基とが結合するとともに、金属部材１１の酸化被膜と熱可塑性エラストマー１２とが、オキソ結合されることによって得られると推察される。
【００１７】
以上により、結晶性の樹脂部材１０と金属部材１１が、シランカップリング剤１３と熱可塑性エラストマー１２とを介して強固に接合される。図３に示すグラフは、樹脂部材１０の表面にアミノ系のシランカップリング剤１３の接合層１４を形成し、この接合層１４の表面と金属部材１１との間にシート状の熱可塑性エラストマー１２を介在させて樹脂部材１０と金属部材１１を接合した場合と、シランカップリング剤１３を用いずに熱可塑性エラストマー１２だけで樹脂部材１０と金属部材１１を接合した場合における接合強度（引張り強度）の違いを、樹脂部材１０の材質別にあらわしたものである。この接合強度試験では、熱可塑性エラストマー１２の接合面積とシランカップリング剤１３の接合層１４の接合面積を２５０平方ミリメートルとし、樹脂部材１０と金属部材１１の接合面に対して剪断引張り力を付与している。
【００１８】
図３のグラフに示すように、ＰＰ６６製の樹脂部材１０では、シランカップリング剤１３を用いた場合は、１８．３ＭＰａの引張力を付与するまで樹脂部材１０がシランカップリング剤１３の接合層１４から剥がれず、樹脂部材１０と金属部材１１が接合状態を保ったのに対し、シランカップリング剤１３を用いない場合は、１．１５ＭＰａの引張力を付与しただけで、樹脂部材１０が熱可塑性エラストマー１２から剥がれた。ＰＰＳ製の樹脂部材１０では、シランカップリング剤１３を用いた場合は、１４．２ＭＰａの引張力を付与するまで樹脂部材１０がシランカップリング剤１３の接合層１４から剥がれず、樹脂部材１０と金属部材１１が接合状態を保ったのに対し、シランカップリング剤１３を用いない場合は、０．５ＭＰａの引張力を付与しただけで、樹脂部材１０が熱可塑性エラストマー１２から剥がれた。
【００１９】
また、ＬＣＰ製の樹脂部材１０では、シランカップリング剤１３を用いた場合は、７．４８ＭＰａの引張力を付与するまで樹脂部材１０がシランカップリング剤１３の接合層１４から剥がれず、樹脂部材１０と金属部材１１が接合状態を保ったのに対し、シランカップリング剤１３を用いない場合は、０．５ＭＰａの引張力を付与しただけで、樹脂部材１０が熱可塑性エラストマー１２から剥がれた。ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）製の樹脂部材１０では、シランカップリング剤１３を用いた場合は、３．８ＭＰａの引張り力を付与するまで樹脂部材１０がシランカップリング剤１３の接合層１４から剥がれず、樹脂部材１０と金属部材１１が接合状態を保ったのに対し、シランカップリング剤１３を用いない場合は、０．５ＭＰａの引張力を付与しただけで、樹脂部材１０が熱可塑性エラストマー１２から剥がれた。
【００２０】
また、表１には、樹脂部材１０の材質とシランカップリング剤１３の材質との相性をあらわす。この表において、「◎」の組み合わせは、相性が極めて良好であり、接合強度を高める効果が極めて優れている。「○」の組合せは、相性がやや良好であり、接合強度を高める効果に優れている。「×」の組合せは、相性が不良であり、接合強度を高める効果が期待できない。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
本実施例の熱可塑性エラストマー１２による樹脂部材１０の接合構造は、樹脂部材１０と金属部材１１との間に介在させた熱可塑性エラストマー１２を加熱して溶着させることで、樹脂部材１０と金属部材１１とを接合するものであり、樹脂部材１０と熱可塑性エラストマー１２との間にシランカップリング剤１３を介在させたところに特徴を有する。シランカップリング剤１３は有機官能基を有しているので、樹脂部材１０と熱可塑性エラストマー１２の双方に対して良好に接合される。したがって、樹脂部材１０と熱可塑性エラストマー１２がシランカップリング剤１３を介すことにより強固に接合され、ひいては、樹脂部材１０と金属部材１１とが強固に接合される。
【００２３】
また、シランカップリング剤１３は、樹脂部材１０の表面のうち熱可塑性エラストマー１２と対向する領域全体に亘って層状に形成され、これにより、樹脂部材１０の表面には、シランカップリング剤１３による接合層１４が一体化されている。この構成によれば、シランカップリング剤１３と樹脂部材１０との接合面積、及びシランカップリング剤１３と熱可塑性エラストマー１２との接合面積が広く確保されるので、十分な接合強度を得ることができる。
【００２４】
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、シランカップリング剤を、樹脂部材の表面のうち熱可塑性エラストマーと対向する領域全体に亘って層状に形成したが、シランカップリング剤は、樹脂部材の表面のうち熱可塑性エラストマーと対向する領域内の複数箇所に点在させてもよい。
（２）上記実施例では、樹脂部材を結晶性樹脂としたが、樹脂部材は、液晶性の樹脂や非晶性の樹脂であってもよい。
（３）上記実施例では、樹脂部材の接合対象である相手部材を金属製としたが、相手部材は樹脂材料であってもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１０…樹脂部材
１１…金属部材（相手部材）
１２…熱可塑性エラストマー
１３…シランカップリング剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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