(57)【要約】【課題】生産性に優れ、しかも、金属からなるインサート部材と樹脂部材とが強固に接合されたインサート成形体およびインサート成形体の製造方法を提供する。【解決手段】金属からなるインサート部材２の被接着面２ａに接着剤層４を介して樹脂層３が形成されてなるインサート成形体１であって、接着剤層４が、インサート部材２側に設けられた第１の接着剤層４ａと、樹脂層３側に設けられた第２の接着剤層４ｂとからなり、第１の接着剤層４ａが、エポキシ樹脂を含む樹脂からなるものであり、第２の接着剤層４ｂが、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂から選ばれた少なくとも１種以上の樹脂を含むものであるインサート成形体１とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなるインサート部材の被接着面に接着剤層を介して樹脂層が形成されてなるインサート成形体であって、
前記接着剤層が、前記インサート部材側に設けられた第１の接着剤層と、前記樹脂層側に設けられた第２の接着剤層とからなり、
前記第１の接着剤層が、エポキシ樹脂を含む樹脂からなるものであり、
前記第２の接着剤層が、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂から選ばれた少なくとも１種以上の樹脂を含むものであることを特徴とするインサート成形体。
【請求項２】
前記金属が、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄系合金から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載のインサート成形体。
【請求項３】
前記樹脂層が、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂から選ばれた少なくとも１種を含むものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインサート成形体。
【請求項４】
金属からなるインサート部材の被接着面に第１の接着剤層と第２の接着剤層とをこの順に形成することにより接着剤層を形成する接着剤層形成工程と、
前記接着剤層の形成された前記インサート部材を金型のキャビティ内に配置する工程と、
前記キャビティ内に溶融された樹脂を供給して硬化させることにより、前記インサート部材の前記被接着面に前記接着剤層を介して前記樹脂が成形接着されてなる樹脂層を形成する成形工程とを備え、
前記第１の接着剤層が、エポキシ樹脂を含む樹脂からなるものであり、
前記第２の接着剤層が、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂から選ばれた少なくとも１種以上の樹脂を含むものであることを特徴とするインサート成形体の製造方法。
【請求項５】
前記金属が、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄系合金から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項４に記載のインサート成形体の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂層が、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂から選ばれた少なくとも１種を含むものであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のインサート成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インサート成形体およびインサート成形体の製造方法に関し、特に、金属からなるインサート部材と接着剤層とが強固に接合されたインサート成形体およびインサート成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムやアルミニウム合金などの金属部材と樹脂部材とが一体化されてなる複合品は、従来から、インパネ周りのコンソールボックスなどの自動車の内装部材や、インテリア部品、デジタルカメラや携帯電話などの電子機器の外装部材などに用いられている。金属部材と樹脂部材とを一体化する方法としては、接着剤や両面テープを用いて接着する方法や、金属部材および／または樹脂部材に折り返し片や爪などの固定部材を設け、この固定部材を用いて両者を固着させる方法、ねじなどを用いて接合する方法などがある。
【０００３】
具体的には、例えば、折り返し片からなる固定部材と両面テープとを用いて、アルミニウムパネルと樹脂部材とが一体化されてなる自動車のコンソールボックスがある。しかしながら、この自動車のコンソールボックスは、自動車内の温度変化などによって、アルミニウムパネルと樹脂部材とが部分的に剥離してしまう恐れがある。また、この自動車のコンソールボックスでは、アルミニウムパネルと樹脂部材との間に密着されていない空間が存在しているので、アルミパネルが変形しやすいことや、たたいたときの音に高級感がないという不都合もあった。このため、このような自動車のコンソールボックスでは、アルミニウムパネルと樹脂部材とを密着させることや、アルミニウムパネルと樹脂部材との接合強度を向上させることが要求されていた。
【０００４】
また、上記の方法を用いて金属部材と樹脂部材とが一体化されてなる複合品は、金属部材の形状加工と樹脂部材の成型加工とを別々に行なってから両者を一体化して形成しなければならないため、手間がかかるという問題がある。さらに、上記の方法を用いて金属部材と樹脂部材とを一体化した場合、金属部材と樹脂部材との接合力が不十分であるという問題もある。
【０００５】
この問題を解決するために、アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜を形成し、陽極酸化皮膜の形成されたアルミニウム材を金型のキャビティ内に配置し、キャビティ内に樹脂を射出してアルミニウム材と合成樹脂成形体との複合品を製造する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、予め金属部品表面をケミカルエッチングし、次にこの金属部品を射出成形機の金型にインサートして熱可塑性樹脂材料を用いて射出成形する金属インサート樹脂複合成形品の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１や特許文献２に記載の技術を用いることにより、樹脂部材の成型加工と、金属部材と樹脂部材との一体化とを同時に行なうことができるので、生産性を向上させることができる。また、特許文献１や特許文献２に記載の技術を用いることで、金属部材と樹脂部材とを密着させることができるとともに、金属部材と樹脂部材との接合力を向上させることができる。
【特許文献１】国際公開第２００４／０５５２４８号パンフレット
【特許文献２】特開２００１−２２５３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、樹脂部材を成形する前に、金属からなるインサート部材の被接着面に対して加工を施す必要があり、手間がかかっていた。すなわち、特許文献１に記載の技術では、アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜を形成しなければならないし、特許文献２に記載の技術では、金属部品表面をケミカルエッチングしなければならない。
この問題を解決するためには、金属からなるインサート部材の被接着面に対して加工を施さない方法が考えられるが、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、金属からなるインサート部材の被接着面に対して加工を施さないと、金属部材と樹脂部材との接合力が十分に得られなかった。このため、特許文献１や特許文献２に記載の技術では、生産性を向上させることは困難であった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、生産性に優れ、しかも、金属からなるインサート部材と樹脂部材とが強固に接合されたインサート成形体およびインサート成形体の製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のインサート成形体は、金属からなるインサート部材の被接着面に接着剤層を介して樹脂層が形成されてなるインサート成形体であって、前記接着剤層が、前記インサート部材側に設けられた第１の接着剤層と、前記樹脂層側に設けられた第２の接着剤層とからなり、前記第１の接着剤層が、エポキシ樹脂を含む樹脂からなるものであり、前記第２の接着剤層が、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂から選ばれた少なくとも１種以上の樹脂を含むものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明のインサート成形体においては、前記金属が、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄系合金から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とするものとすることができる。
また、本発明のインサート成形体においては、前記樹脂層が、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂から選ばれた少なくとも１種を含むものであるものとすることができる。
【００１１】
本発明のインサート成形体の製造方法は、金属からなるインサート部材の被接着面に第１の接着剤層と第２の接着剤層とをこの順に形成することにより接着剤層を形成する接着剤層形成工程と、前記接着剤層の形成された前記インサート部材を金型のキャビティ内に配置する工程と、前記キャビティ内に溶融された樹脂を供給して硬化させることにより、前記インサート部材の前記被接着面に前記接着剤層を介して前記樹脂が成形接着されてなる樹脂層を形成する成形工程とを備え、前記第１の接着剤層が、エポキシ樹脂を含む樹脂からなるものであり、前記第２の接着剤層が、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂から選ばれた少なくとも１種以上の樹脂を含むものであることを特徴とする。
【００１２】
本発明のインサート成形体の製造方法においては、前記金属が、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄系合金から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする方法とすることができる。
また、本発明のインサート成形体の製造方法においては、前記樹脂層が、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂から選ばれた少なくとも１種を含むものである方法とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のインサート成形体は、第１の接着剤層が、エポキシ樹脂を含む樹脂からなるものであり、第２の接着剤層が、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂から選ばれた少なくとも１種以上の樹脂を含むものであるので、第１の接着剤層が金属からなるインサート部材との密着性・接着性に優れたものであるとともに、第２の接着剤層が樹脂層との接着性に優れたものであることにより、金属からなるインサート部材と樹脂部材とが強固に接合されたインサート成形体となる。したがって、本発明のインサート成形体では、金属からなるインサート部材が被接着面に加工を施されたものでなくても、十分に高い接合力が得られる。
【００１４】
また、本発明のインサート成形体の製造方法は、金属からなるインサート部材の被接着面に第１の接着剤層と第２の接着剤層とがこの順に形成されてなる接着剤層を形成する接着剤層形成工程を備え、前記第１の接着剤層が、エポキシ樹脂を含む樹脂からなるものであり、前記第２の接着剤層が、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂から選ばれた少なくとも１種以上の樹脂を含むものであるので、金属からなるインサート部材と樹脂部材とが強固に接合されたインサート成形体が得られる。しかも、本発明のインサート成形体の製造方法では、金属からなるインサート部材の被接着面に対して加工を施す必要はなく、樹脂部材の成型加工と、金属部材と樹脂部材との一体化とを同時に行なうことができるので、従来の製造方法と比較して生産性に優れた方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るインサート成形体およびインサート成形体の製造方法について例を挙げて詳細に説明する。
図１は、本実施形態のインサート成形体の一例を示した断面図である。また、図２は、図１に示すインサート成形体の製造方法の一例を説明するための概略工程図である。
本実施形態のインサート成形体１は、図１に示すように、断面視コ字形のインサート部材２の被接着面２ａに、接着剤層４を介して樹脂層３が形成されてなるものである。
【００１６】
インサート部材２は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼などの鉄系合金、銅、銅合金等の金属からなるものであり、軽量で耐食性に優れたアルミニウムやアルミニウム合金あるいは耐久性および強度に優れたステンレス鋼などの鉄系合金が好ましく用いられる。
【００１７】
樹脂層３としては、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、アクリル樹脂(ＰＭＭＡ)、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶性ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート樹脂からなる群の中から選ばれた少なくとも１種以上の樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂からなるものが好適に用いられる。これらの中でも、接着剤層４によってインサート部材２と強固に接合できるため、ＡＢＳ、ＰＣ、ＰＭＭＡを主成分とする樹脂を用いることが好ましく、ＡＢＳを主成分とする樹脂を主成分とする樹脂を用いることが最も好ましい。
また、樹脂層３は、上記の樹脂に加え、シリカなど従来公知の各種フィラーや、熱安定剤、離型剤、可塑剤等の添加剤を含有したものであってもよい。
【００１８】
接着剤層４は、図１に示すように、インサート部材２側に設けられた第１の接着剤層４ａと、樹脂層３側に設けられた第２の接着剤層４ｂとからなる。
第１の接着剤層４ａは、エポキシ樹脂を含む樹脂からなるものであり、特に、ビスフェノールＡ型の液状のエポキシ樹脂を硬化させたものなどが好ましく用いられる。具体的には、Ｓ−２５（商品名：東洋インキ製造株式会社製）を硬化させたものなどが挙げられる。
また、第２の接着剤層は、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂から選ばれた少なくとも１種以上の樹脂を含むものである。具体的には、ＪＥＬＣＯＮ  Ｂ−２バインダー（商品名：十条ケミカル株式会社製）、ＪＥＬＣＯＮ  Ｇ−２Ｓバインダー（商品名：十条ケミカル株式会社製）、ＪＥＬＣＯＮ  Ａ−５バインダー（商品名：十条ケミカル株式会社製）などを硬化させたものなどが挙げられる。
【００１９】
図１に示すインサート成形体を製造するには、まず、インサート部材２の被接着面２ａに、第１の接着剤層４ａとなる第１の接着剤を塗布して乾燥させることにより、第１の接着剤層４ａを形成する。ここで用いる第１の接着剤は、エポキシ樹脂を含む樹脂と、メチルイソブチルケトンやトリメチルベンゼン（１，３．５−トリメチルベンゼン）、芳香族炭化水素溶剤などから選ばれた少なくとも１種以上の溶剤とを含むものである。
より具体的には、樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を１〜５％、溶剤としてメチルイソブチルケトンを３０〜４０％、トリメチルベンゼンを２０〜３０％、１，３．５−トリメチルベンゼンを１〜５％、芳香族炭化水素溶剤を２０〜３０％含むものなどを好ましく用いることができる。また、第１の接着剤層４ａの厚みは、例えば０．１〜１０μｍとすることが好ましい。
【００２０】
次いで、第１の接着剤層４ａ上に、第２の接着剤層４ｂとなる第２の接着剤を塗布して乾燥させることにより、第２の接着剤層４ｂを形成する。ここで用いる第２の接着剤は、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂から選ばれた少なくとも１種以上の樹脂と、シクロヘキサノンや３−メトキシ−３−メチルブチルアセテート、芳香族混合炭化水素（石油ナフサ）、イソホロン、トルエンなどから選ばれた少なくとも１種以上の溶剤とを含むものである。また、第２の接着剤層４ｂの厚みは、例えば１〜３０μｍとすることが好ましい。
なお、第２の接着剤層４ｂを形成するための乾燥は、常温で行なってもよいが、第２の接着剤層４ｂ中に溶剤が残留していると樹脂層３との接着性が低下するので、例えば、７０℃〜８０℃の温度で３０分〜１時間程度行なうことにより、完全に乾燥させることが好ましい。
このことにより、図２（ａ）に示すように、インサート部材２の被接着面２ａに第１の接着剤層４ａと第２の接着剤層４ｂとがこの順で形成された接着剤層４が得られる（接着剤層形成工程）。
【００２１】
続いて、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す金型５を用意する。ここで使用される金型５は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、下型５ａと、樹脂を注入するための注入口６ａを備えた上型５ｂとからなるものである。金型５は、図２（ｂ）に示すように、下型５ａと上型５ｂとを閉じたときのキャビティ６内の形状が、インサート成形体１の形状に対応する形状とされているものである。
次に、図２（ａ）に示すように、接着剤層４の形成されている部分が金型５に注入される樹脂に接し、接着剤層４の形成されていない部分が下型５ａのキャビティ６の内面に接触するように、接着剤層４の形成されたインサート部材２をキャビティ６内に配置し、下型５ａと上型５ｂとを閉じる。
【００２２】
続いて、注入口６ａからキャビティ６内に、樹脂層３となる溶融された樹脂を供給して硬化させることにより、インサート部材２の被接着面２ａに接着剤層４を介して樹脂からなる樹脂層３を成形接着する（成形工程）。
その後、このようにして得られたインサート成形体１を、金型５から取り出す。
【００２３】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
「実施例１」
以下に示す方法により、インサート成形体を製造した。
まず、厚み０．６ｍｍのアルミニウムからなるインサート部材の上面（被接着面）に、第１の接着剤層となる第１の接着剤としてＳ−２５（商品名：東洋インキ製造株式会社製）を塗布して乾燥させることにより、第１の接着剤層を形成した。次いで、第１の接着剤層上に、第２の接着剤層となる第２の接着剤としてＪＥＬＣＯＮ  Ｂ−２バインダー（商品名：十条ケミカル株式会社製）を塗布して乾燥させることにより、第２の接着剤層を形成し、インサート部材の上面に厚み０．５μｍの第１の接着剤層と厚み３μｍの第２の接着剤層とがこの順で形成された接着剤層を得た。
【００２４】
続いて、下面が金型のキャビティの内面に接触するように接着剤層の形成されたインサート部材をキャビティ内に配置し、下型と上型とを閉じた。その後、注入口からキャビティ内に、樹脂層となる溶融されたＡＢＳを供給して硬化させることにより、樹脂層を形成し、金型から取り出して、厚み３．１ｍｍ（インサート部材の厚み０．６ｍｍ、樹脂層の厚み２．５ｍｍ）の実施例１のインサート成形体を得た。
【００２５】
「実施例２」
樹脂層としてガラスからなるフィラーを３０質量％含むＡＢＳを用いたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２のインサート成形体を得た。
【００２６】
「実施例３」
第２の接着剤層となる第２の接着剤としてＪＥＬＣＯＮ  Ｇ−２Ｓバインダー（商品名：十条ケミカル株式会社製）を用いたこと以外は、実施例２と同様にして実施例３のインサート成形体１を得た。
【００２７】
「実施例４」
第２の接着剤層となる第２の接着剤としてＪＥＬＣＯＮ  Ａ−５バインダー（商品名：十条ケミカル株式会社製）を用いたこと以外は、実施例２と同様にして実施例４のインサート成形体を得た。
【００２８】
「実施例５」
樹脂層としてＰＣを５０質量％含むＡＢＳを用いたこと以外は、実施例１と同様にして実施例５のインサート成形体を得た。
【００２９】
「比較例１」
第２の接着剤層がないこと以外は、実施例１と同様にして比較例１のインサート成形体を得た。
「比較例２」
第１の接着剤層がないこと以外は、実施例１と同様にして比較例２のインサート成形体を得た。
「比較例３」
接着剤層がないこと以外は、実施例１と同様にして比較例３のインサート成形体を得た。
【００３０】
このようにして得られた実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例３のインサート成形体に対し、以下に示す引張試験を２回ずつ行なった。
その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
「引張試験」
インサート成形体の平坦な部分から幅２０ｍｍの試料を切り出して、図３に示すように、樹脂層３ｂからインサート部材２ｂを２０ｍｍの長さにわたって剥がしとった。そのときの引張強度の最大値を測定した。
【００３３】
表１に示すように、実施例１〜実施例５のインサート成形体では、いずれも引張試験の結果が１Ｋｇ以上であり、十分な強度が得られた。特に、第２の接着剤としてＢ−２を用いた実施例１、実施例２、実施例５のインサート成形体では、いずれも引張試験の結果が６Ｋｇ以上となり、非常に高い強度が得られた。
これに対し、比較例１〜比較例３のインサート成形体では、引張試験の結果がいずれも０．１Ｋｇ未満であった。
【００３４】
また、実施例１、実施例２、実施例５、比較例１のインサート成形体に対し、−４０℃〜９０℃、１０サイクルの熱サイクル負荷試験を行なった。
その結果、比較例１のインサート成形体では、インサート部材と樹脂層とが剥離した。
これに対し、実施例１、実施例２、実施例５のインサート成形体では、いずれも剥離が生じなかった。したがって、実施例１、実施例２、実施例５のインサート成形体は、いずれも温度変化に対する強度が十分に高いことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本実施形態のインサート成形体の一例を示した断面図である。
【図２】図２は、図１に示すインサート成形体の製造方法の一例を説明するための概略工程図である。
【図３】図３は、引張試験の方法を説明するための図であって、引張試験の試料を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…インサート成形体、２…インサート部材、２ａ…被接着面、３…樹脂層、４…接着剤層、４ａ…第１の接着剤層、４ｂ…第２の接着剤層、５…金型、５ａ…下型、５ｂ…上型、６…キャビティ、６ａ…注入口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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