JP2022151711A - 複合成形体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着強度と衝撃吸収性能を向上し、生産性にも優れる複合成形体とその製造方法を提供する。【解決手段】（Ａ）アルミニウム成形体、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体、および（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を含浸させた繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材をこの順に積層してなる複合成形体。【選択図】なし

Description

本発明は、炭素繊維などの繊維で強化された繊維強化基材、熱可塑性樹脂組成物からなる成形体とアルミニウム成形体とを接合した複合成形体およびその製造方法に関する。

炭素繊維複合材料などの繊維複合材料は比強度、比剛性が高く極めて優れた材料として重用されており、従来マトリックスとして熱硬化性樹脂を用いた炭素繊維複合材料を異種材や金属と接合する際には機械的接合、接着剤を用いた接合が用いられている。ボルト・ナットなどによる機械的接合は一般に重量増が嵩むほか、特に複合材料においては接合点に応力が集中し、最初の応力集中点を起点として次々に破壊が進行していく懸念がある。接着剤を用いた接合では、強度を確保するため一定厚みの接着剤層を確保することが必要であり、大型部材を接合する場合には相当量の接着剤を要することで重量増が懸念されるとともに、強度も接着剤のみでは必ずしも充分でない、接着させるのに時間がかかるという課題がある。

一方、熱可塑性樹脂を用いた炭素繊維複合材料は、材料同士を溶着接合させることで高い接合強度が期待できる。しかしながら、熱可塑性樹脂そのものが金属に対して溶着できる必要があるため、炭素繊維複合材料においては金属との接合は困難であることが多い。

特許文献１では、繊維強化複合材料とアルミニウムからなるバンパービームが開示されている。プリフォームの外側層としてフィルム接着剤を用いることが記されているが、材料、プロセスに関する具体的な記載がない。特許文献２、特許文献３には、熱可塑性樹脂をマトリックスとする炭素繊維複合材料と金属との接合部材の製造方法が開示されている。金属と炭素繊維複合材料との間に熱可塑性樹脂層を設け、熱可塑性樹脂層を溶融させることにより金属と炭素繊維複合材料とを接合させる方法が記されているが、熱可塑性樹脂層として、炭素繊維複合材料と同じ熱可塑性樹脂を用いているため、接合強度の向上が不十分である。

特開２０１８－１７２１１６号公報 特開２０１３－２４０９５６号公報 特開２０１２－１８７８６１号公報

本発明は、前記課題を解決し、繊維強化基材とアルミニウム材を含む複合成形体の接着強度と衝撃吸収性能を向上させるとともに、生産性にも優れる複合成形体とその製造方法を提供することをその課題とするものである。

本発明は上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果得られたものであり、以下の構成からなる。
（１）（Ａ）アルミニウム成形体、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体、および（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材がこの順に積層されてなる複合成形体。
（２）前記ポリフェニレンサルファイド共重合体の融解ピーク温度が２１５～２５５℃である（１）に記載の複合成形体。
（３）前記（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材における連続強化繊維が一方向に配列した連続強化繊維である（１）または（２）に記載の複合成形体。
（４）前記（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材における連続強化繊維が連続炭素繊維である（１）～（３）のいずれかに記載の複合成形体。
（５）前記（Ｂ）成形体を構成する樹脂組成物が、ポリフェニレンサルファイド共重合体１００重量部に対し、波長が３００～３０００ｎｍの光を吸収する色素を０．０１～１重量部含む（１）～（４）のいずれかに記載の複合成形体。
（６）前記（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材におけるポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が、ポリフェニレンサルファイド樹脂１００重量部に対し、波長が３００～３０００ｎｍの光を吸収する色素を０．０１～１重量部含む（１）～（５）のいずれかに記載の複合成形体。
（７）前記（Ａ）アルミニウム成形体と前記（B）成形体とが溶着されてなり、当該接合面における溶着深さが５０～３００μｍである（１）～（６）のいずれかに記載の複合成形体。
（８）複合成形体がバンパービームである（１）～（７）のいずれかに記載の複合成形体。
（９）（Ａ）アルミニウム成形体、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体、および（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材をこの順に積層し溶着する複合成形体の製造方法。
（１０）（Ａ）アルミニウム成形体、および（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体を積層し溶着することで予備複合成形体を得る工程、次いで、前記予備複合成形体のうち前記（Ｂ）成形体の面に、（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材を積層し溶着する複合成形体の製造方法。
（１１）前記（Ａ）アルミニウム成形体、および前記（Ｂ）成形体を積層し溶着する前に、前記（Ａ）アルミニウム成形体の前記（Ｂ）成形体との接合面に表面処理を行い、最大高さ（Ｒｚ）が５０～３００μｍとなる凹凸を形成させる（９）または（１０）に記載の複合成形体の製造方法。
（１２）輻射加熱手段を用いて前記（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材を積層し溶着する（９）～（１１）のいずれかに記載の複合成形体の製造方法。
（１３）輻射加熱手段がレーザーである（１２）に記載の複合成形体の製造方法。

本発明の複合成形体は、強度、剛性に加えて、接着強度、衝撃吸収性能および生産性に優れる成形体およびその製造方法を提供できる。そのため、航空機用部品、自動車ボディー部品、自動車アンダーフード部品、自動車ギア部品、自動車内装部品、バンパービーム、ドアインパクトビームなどの自動車外装部品や、自動車電装部品、電気・電子部品など各種用途に好適に用いることができる。

レーザーを用いて（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体に（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材を溶着する際の模式図である。

以下に、本発明の複合成形体およびその製造方法について具体的に説明する。

本発明の複合成形体は、（Ａ）アルミニウム成形体、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体、および（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材がこの順に積層され、一体となった複合成形体である。

（Ａ）アルミニウム成形体
（Ａ）アルミニウム成形体に用いるアルミニウムとしては、１０００～７００番台アルミニウムやその合金を用いることができる。アルミニウム合金としては、ＪＩＳ Ｈ４０００に規定された合金番号１０５０、１１００、２０１４、２０２４、３００３、５０５２、７０７５等を好ましく用いることができる。

アルミニウム成形体の形状は、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体と接合することができる形状であれば特に限定されず、例えば、平板状、曲板状、棒状、筒状、塊状等とすることができる。また、これらの組み合わせからなる構造体であってもよい。

本発明で用いる（Ａ）アルミニウム成形体は、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体との接合強度に優れる点で、表面処理を行うことが好ましい。表面処理方法としては、侵食性水溶液または侵食性懸濁液による浸漬法、陽極酸化法、ブラスト加工、レーザー加工が挙げられ、ブラスト加工が好ましい。

（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体
本発明のポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体におけるポリフェニレンサルファイド共重合体は、融解ピーク温度が２１５℃～２５５℃であることが好ましい。２２５℃以上がより好ましく、２５０℃以下がより好ましい。融解ピーク温度がこの範囲であることで、強度、衝撃吸収性能、生産性に優れる複合成形体を得ることができる。

なお融解ピーク温度は、以下の方法により測定する。すなわち、ポリフェニレンサルファイド共重合体を不融性のポリイミドフィルムに挟み込み、スペーサーをセットしたホットプレス機に挿入し、３４０℃で４分間プレスを行った後、水中に急冷し、約１００μｍ厚みの非晶のプレスフィルムサンプルを得る。パーキンエルマー社製ＤＳＣ－７を用い、プレスフィルム約１０ｍｇをサンプルとして、昇温速度２０℃／分で昇温し、その際に生じる融解ピーク温度を測定することにより求めることができる。

本発明で用いるポリフェニレンサルファイド共重合体は、パラフェニレンサルファイド単位を主成分とするポリフェニレンサルファイド共重合体である。パラフェニレンサルファイド単位とメタフェニレンサルファイド単位を含むポリフェニレンサルファイド共重合体であることが好ましく、パラフェニレンサルファイド単位とメタフェニレンサルファイド単位の合計１００重量％に対し、パラフェニレンサルファイド単位を７０～９５重量％、メタフェニレンサルファイド単位を５～３０重量％からなることがより好ましく、パラフェニレンサルファイド単位を８０～９０重量％、メタフェニレンサルファイド単位を１０～２０重量％からなることがさらに好ましく、パラフェニレンサルファイド単位を８５～９０重量％、メタフェニレンサルファイド単位を１０～１５重量％からなることが最も好ましい。本範囲にあることで強度、衝撃吸収性能、生産性に優れる複合成形体を得ることができる。

本発明で用いるポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体は、前記ポリフェニレンサルファイド共重合体のみからなるものであってもよいが、前記ポリフェニレンサルファイド共重合体を主な成分とする樹脂組成物から構成される。当該樹脂組成物は、ポリフェニレンサルファイド共重合体１００重量部に対し、波長が３００～３０００ｎｍの光を吸収する色素を０．０１～１重量部含むことが好ましい。０．０２重量部以上がより好ましく、０．０５重量部以上がさらに好ましい。また０．５重量部以下がより好ましく、０，３重量部以下がさらに好ましい。波長が３００～３０００ｎｍの光を吸収する色素を用いることで、（Ａ）アルミニウム成形体と（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体の接着性、および（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体と（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材の接着性を向上させることができる。このような色素としては、公知の物を制限なく用いることが出来る。好ましい例としてはカーボン系の色素を挙げることが出来る。より好ましくは、カーボンブラックである。

本発明で用いるポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、充填材、離型剤、安定剤、紫外線吸収剤、難燃剤、難燃助剤、滴下防止剤、滑剤、他の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を含むことができる。充填材としては繊維状充填材、非繊維状充填材のいずれを用いてもよい。

本発明で用いるポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物の製造方法としては、特に制限はないが、押出機による溶融混練やニーダーによる溶融混練等が使用できる。生産性の点から、連続的に製造可能な押出機による溶融混練が好ましい。押出機による溶融混練については、単軸押出機、二軸押出機、四軸押出機等の多軸押出機、二軸単軸複合押出機等の押出機を１台以上使用できるが、混練性、反応性、生産性の向上の点から、二軸押出機、四軸押出機等の多軸押出機が好ましく、二軸押出機を用いた溶融混練による方法が最も好ましい。

本発明で用いる（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体の成形体の製造方法としては、特に制限はないが、ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物を用い、公知の射出成形、押出成形などにより所望の形状の成形品として使用することができる。本発明の複合成形体を構成するには、押出成形によるフィルム形状が好ましい。

（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材
本発明で用いる（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材は、連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を含浸させてなるものである。ここで、連続強化繊維に含浸させるポリフェニレンサルファイド樹脂組成物は、ポリフェニレンサルファイド樹脂のみからなるものであってもよい。

かかるポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を構成するポリフェニレンサルファイド樹脂は、通常公知の方法、つまり特公昭４５－３３６８号公報に記載される比較的分子量の小さな重合体を得る方法あるいは特公昭５２－１２２４０号公報や特開昭６１－７３３２号公報に記載される比較的分子量の大きな重合体を得る方法などによって製造することができる。

本発明の繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材で用いる連続強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、アラミド繊維等の合成樹脂繊維、チタン繊維、ボロン繊維、ステンレス繊維等の金属繊維が挙げられる。炭素繊維を用いることが好ましい。

本発明で用いる連続強化繊維は、強化繊維が一方向に配列した形態、織物（クロス）、編み物、組み紐が挙げられる。複合成形体の剛性、強度を特定方向に効率よく高められ、また複合成形体の強度、衝撃吸収性能に優れる点で、一方向に配列していることが好ましい。

本発明で用いる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材の製造方法としては、粉末状のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を強化繊維束における繊維の隙間に分散させた後、粉末状のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を溶融し、加圧することで強化繊維束にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を含浸させる粉末法、溶融したポリフェニレンサルファイド樹脂組成物中に強化繊維束を浸し、加圧することで強化繊維束にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を含浸させる引抜法、フィルム状のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を溶融し、加圧することで強化繊維束にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を含浸させるフィルム法、繊維状のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物と強化繊維束とを混紡した後、繊維状のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を溶融し、加圧することで強化繊維束に含浸用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を含浸させるコミングル法が挙げられる。ボイドが少なく、炭素繊維の分散に優れる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材を得ることができ、複合成形体の剛性、強度、衝撃吸収性能に優れることから、粉末法、引抜法が好ましく、粉末法がより好ましい。

本発明で用いる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材の厚さは、ボイドが少なく、炭素繊維の分散に優れる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材を得ることができる点と、複合成形体の剛性、強度、衝撃吸収性能に優れることから、０．０５～１．５ｍｍが好ましい。０．１ｍｍ以上がより好ましく、０．２ｍｍ以上が最も好ましい。１ｍｍ以下がより好ましく、０．７ｍｍ以下がさらに好ましく、０．５ｍｍ以下が最も好ましい。

本発明で用いる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材は、繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材全体１００体積％中、強化繊維を１０体積％以上７０体積％以下含有することが好ましい。強化繊維を１０体積％以上含有することにより、複合成形品の強度を向上させることができる。２０体積％以上がより好ましく、３０体積％以上がさらに好ましい。一方、強化繊維を７０体積％以下含有することにより、強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂をより含浸させやすい。６５体積％以下がより好ましく、６０体積％以下がさらに好ましい。

本発明で用いる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材を構成するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物は、ポリフェニレンサルファイド樹脂１００重量部に対し、波長が３００～３０００ｎｍの光を吸収する色素０．０１～１重量部を含有することが好ましい。０．０２重量部以上がより好ましく、０．０５重量部以上がさらに好ましい。また０．５重量部以下がより好ましく、０，３重量部以下がさらに好ましい。波長が３００～３０００ｎｍの光を吸収する色素を用いることで、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体と（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を含浸させた繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材の接着性を向上することができる。このような色素としては、公知の物を制限なく用いることが出来る。好ましい例としてはカーボン系の色素を挙げることが出来る。より好ましくは、カーボンブラックである。

本発明の複合成形体は、（Ａ）アルミニウム成形体と（B）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体とが溶着されてなり、当該接合面における溶着深さが５０～３００μｍであることが好ましい。５０～２００μｍであることがより好ましい。溶着深さが５０～３００μｍであることにより、曲げ強度、衝撃強度、接着性に優れる複合成形体を得ることができる。ここで溶着深さは、Ｘ線ＣＴ装置を使用してＣＴスキャンを行い、得られたＸ線ＣＴデータにおいて、（Ｂ）成形体および（Ｃ）樹脂基材が入り込んでいる（Ａ）アルミニウム成形体の凹凸の深さの測定を５０ヵ所行い、平均値を溶着深さとする。

複合成形体の製造方法
本発明の複合成形体は、（Ａ）アルミニウム成形体、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体、および（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材をこの順に積層して、溶着により接合することによって得ることができる。

本発明の複合成形体は、（Ａ）アルミニウム成形体、および（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体を積層し溶着することで予備複合成形体を得る工程、次いで、前記工程で得られた予備複合成形体のうち、前記（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体の面に、（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材を積層し溶着することが好ましい。

（Ａ）アルミニウム成形体および（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体を積層し溶着する方法としては、公知の溶着方法を用いることができる。レーザー加熱、赤外線加熱、紫外線加熱による輻射加熱手段を用いた溶着、振動溶着、超音波溶着、射出溶着、熱風溶着、熱板溶着、プレス溶着などの種々の溶着工法や、接着剤による接着などが挙げられる。複合成形体の接着強度、衝撃吸収性能および生産性に優れる点で、レーザー加熱による溶着、赤外線加熱による溶着、プレス溶着が好ましく、プレス加熱による溶着がより好ましい。

（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材を積層しレーザーで溶着する際の好ましい方法を、図１を参照して説明する。（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材をフィーダー（６）によって挟持搬送し、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体に接触させ、（Ｃ）樹脂基材および（Ｂ）成形体両方の接触面に法線方向からレーザー（４）を照射し、図中矢印で示す領域に存在する（Ｂ）成形体および（Ｃ）樹脂基材の表面を加熱し、圧縮ローラー（５）で押圧し（Ｂ）成形体および（Ｃ）樹脂基材を溶着する。

レーザーなどの輻射加熱手段により溶着する場合、その移動速度は、（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材の走査速度として、１～５０ｍ／分が好ましい。３ｍ／分以上であることがより好ましく、３０ｍ／分以下であることがより好ましい。

前記レーザーの波長は３００～３０００ｎｍであることが好ましい。この波長は、前記ポリフェニレンサルファイド共重合体や色素の吸収波長領域を含むことが好ましい。また、レーザーの出力は５０Ｗ～５ｋＷであることが好ましい。この出力が強すぎると樹脂の劣化や変形を引き起こすことがある。一方で弱すぎると樹脂の溶融が起こらない場合がある。

本発明の複合成形体においては、（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材をさらに重ねて積層し溶着することが可能である。

本発明における複合成形体の製造方法としては、（Ａ）アルミニウム成形体および（Ｂ）成形体を積層し溶着する前に、（Ａ）アルミニウム成形体の（Ｂ）成形体との接合面に表面処理を行い、最大高さ（Ｒｚ）が５０～３００μｍとなる凹凸を形成させることが好ましい。１００μｍ以上であることが好ましく、２００μｍ以下であることが好ましい。表面処理方法としては特に制限されず、連続波レーザー、パルス波レーザーなどを照射するレーザー加工、ブラスト加工、切削加工などが挙げられる。短時間で高精度に最大高さを５０～３００μｍの範囲に加工することができる点で、レーザー加工、ブラスト加工が好ましく、レーザー加工がより好ましい。ここで最大高さ（Ｒｚ）は、接触式表面粗さ計、レーザー顕微鏡などを用いて表面粗さの測定を行い、基準長さにおける最も高い部分と最も低い部分の和の値として求める。

複合成形体の用途
本発明の複合成形体は、その優れた特性を活かし、航空機部品、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。とりわけ、溶着性、剛性、寸法安定性が要求される、航空機用部品、自動車ボディー部品、自動車アンダーフード部品、自動車ギア部品、自動車内装部品、バンパービーム、ドアインパクトビームなどの自動車外装部品や、自動車電装部品、電気・電子部品用途が好ましく用いられる。バンパービーム、ドアインパクトビームなどの自動車外装部品がより好ましく、バンパービームが特に好ましい。

以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の記載に限定されるものではない。

（１）複合成形体の曲げ強度
得られた複合成形体を用いて、ＩＳＯ １７８（２０１０）に準拠して３点曲げ試験を行い、曲げ強度を測定した。試験機として、“インストロン（登録商標）”万能試験機５５６６型（インストロン社製）を用いた。測定は３回行い、その平均値を各実施例および比較例の曲げ強度として算出した。

（２）シャルピー衝撃強度
ＩＳＯ１７９（２０１０）に準拠して、ノッチなしシャルピー衝撃試験を実施した。測定は５回行い、その平均値を各実施例および比較例の衝撃強度（ｋＪ／ｍ^２）として算出した。

（３）接着性評価１
上記で実施したシャルピー衝撃試験において、剥がれの全くない場合を◎、一部で剥がれが発生した場合を○、剥がれた場合を×として評価した。

（４）接着性評価２
上記で実施した３点曲げ試験において、（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材が母材破壊している場合を◎、（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材の母材破壊と剥離の双方が発生している場合を○、（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材の母材破壊がなく剥がれた場合を×として評価を行った。

（５）複合成形体の溶着深さ
得られた複合成形体について、Ｘ線ＣＴ装置を使用してピクセルサイズ１５μｍの条件で、（Ａ）アルミニウム成形体と（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体との接合部のＣＴスキャンを行った。得られたＸ線ＣＴデータにおいて、（Ｂ）成形体および（Ｃ）樹脂基材が入り込んでいる（Ａ）アルミニウム成形体の凹凸の深さの測定を５０ヵ所行い、平均値を溶着深さとした。

（６）アルミニウム成形体の最大高さ（Ｒｚ）
表面処理を行ったアルミニウム成形体について、レーザーマイクロスコープＶＫ－Ｘ１００（キーエンス製）を使用して表面の観察を行い、解析ソフトを用いて最大高さ（Ｒｚ）を算出した。

製造例１：ポリフェニレンサルファイド共重合体（ｂ－１）の製造
撹拌機付きの２０リットルオートクレーブに、４７％水硫化ナトリウム２３６０ｇ（２０．０モル）、９６％水酸化ナトリウム８４８ｇ（２０．４モル）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）３２６０ｇ（３３モル）、酢酸ナトリウム５５２ｇ（６．６モル）、及びイオン交換水３０００ｇを仕込み、常圧で窒素を通じながら２２５℃まで約３時間かけて徐々に加熱し、水４２００ｇおよびＮＭＰ８０ｇを留出したのち、反応容器を１５０℃に冷却した。硫化水素の飛散量は１．８モル％であった。

次に、ｐ－ジクロロベンゼン（ｐ－ＤＣＢ）２６４６ｇ（１８モル）およびｍ－ジクロロベンゼン（ｍ－ＤＣＢ）２９４ｇ（２モル）、ＮＭＰ２６２０ｇ（２６．２モル）を加え、反応容器を窒素ガス下に密封し、４００ｒｐｍで撹拌しながら、２２７℃まで０．８℃／分の速度で昇温し、その後２７０℃まで０．６℃／分の速度で昇温し２７０℃で１７０分保持した。その後１８０℃まで０．４℃／分の速度で冷却し、その後室温近傍まで急冷した。

内容物を取り出し、１０リットルのＮＭＰで希釈後、溶剤と固形物をふるい（８０ｍｅｓｈ）で濾別し、得られた粒子を２０リットルの温水で数回洗浄、濾別し、ＰＰＳポリマー粒子を得た。これを、８０℃で熱風乾燥し、１２０℃で減圧乾燥することで、ポリフェニレンサルファイド共重合体（ｂ－１）を得た。

得られたポリフェニレンサルファイド共重合体の融解ピーク温度は２５０℃、ＩＲ測定によるポリフェニレンサルファイド共重合体におけるパラフェニレンサルファイド単位とメタフェニレンサルファイド単位の比率は９０／１０であった。

製造例２～４：ポリフェニレンサルファイド共重合体（ｂ－２）～（ｂ－４）の製造
表１に示す通り、ｐ－ジクロロベンゼン（ｐ－ＤＣＢ）、ｍ－ジクロロベンゼン（ｍ－ＤＣＢ）の添加量を変更したとした以外は製造例１と同様に重合、洗浄、回収を行い、ポリフェニレンサルファイド共重合体（ｂ－２）～（ｂ－４）を製造した。得られたポリフェニレンサルファイド共重合体の融解ピーク温度、ＩＲ測定によるパラフェニレンサルファイド単位とメタフェニレンサルファイド単位の比率は表１に示す通りであった。

製造例５：ポリフェニレンサルファイド重合体（ｂ－５）の製造
ｐ－ジクロロベンゼン（ｐ－ＤＣＢ）の添加量を２９４０ｇ（２０モル）とした以外は、製造例１と同様の方法でポリフェニレンサルファイド重合体（ｂ－５）を製造した。

製造例６：ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体（Ｂ－１）の製造
（ｂ－１）ポリフェニレンサルファイド共重合体１００重量％にカーボンブラック０．２重量部を配合し、シート押出成形機を用いて、厚さ０．２ｍｍ、幅５０ｍｍのポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体（Ｂ－１）を製造した。

製造例７～１３：ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体（Ｂ－２）～（Ｂ－８）の製造
表２に示す通り配合を変更し、ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体（Ｂ－２）～（Ｂ－８）を製造した。

製造例１４：ポリフェニレンサルファイド重合体を含む樹脂組成物からなる成形体（Ｂ’－１）の製造
（ｂ－４）ポリフェニレンサルファイド重合体を用い、製造例６と同様の方法でポリフェニレンサルファイド重合体を含む樹脂組成物からなる成形体（Ｂ’－１）を作製した。

製造例１５：繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－１）の製造
東レ（株）製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００Ｓ（１２Ｋ）を引き揃え、製造例５で作製したポリフェニレンサルファイド重合体で充満された含浸ダイに投入した後、引き抜き成形によって、幅５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍ、連続繊維含有量６０重量％の繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－１）を得た。

製造例１６：繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－２）の製造
東レ（株）製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００Ｓ（１２Ｋ）を引き揃え、製造例５で作製したポリフェニレンサルファイド重合体１００重量部、カーボンブラック０，２重量部の比率で充満された含浸ダイに投入した後、引き抜き成形によって、幅５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍ、連続繊維含有量６０重量％の繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－２）を得た。

製造例１７：繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－３）の製造
東レ（株）製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００Ｓ（１２Ｋ）を引き揃え、フィルム法により、幅５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍ、連続繊維含有量６０重量％の繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－３）を得た。

製造例１８：アルミニウム成形体（Ａ－２）の製造
長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み３ｍｍのＡ５０５２アルミニウム成形体について、ファイバーレーザーマーカーを用いて以下の条件でパルスレーザーを照射することで接合面の処理を行った。得られたアルミニウム成形体（Ａ－２）の最大高さ（Ｒｚ）は１００μｍであった。
（レーザー出力：２００Ｗ、スポット径：２５μｍ、走査速度：１００００ｍｍ／秒、ライン間隔：５０μｍ、繰り返し回数：５回）。

製造例１９～２１：アルミニウム成形体（Ａ－３）、（Ａ－４）、（Ａ－５）の製造
レーザー出力を５０Ｗ、３５０Ｗに変更した以外は製造例１８と同様の方法で接合面の処理を行い、アルミニウム成形体（Ａ－３）、（Ａ－４）、（Ａ－５）を得た。

実施例１
長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み３ｍｍのＡ５０５２アルミニウム成形体をブラスト処理し、最大高さＲｚが２０μｍのアルミニウム成形体（Ａ－１）を作製した。続いて、製造例１で作製したポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体（Ｂ－１）を、プレス成形機を用いて熱溶着させた。

次に、出力３ｋＷ、波長９６０～１０７０ｎｍのダイオードレーザーを搭載したロボットを用い、繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－１）を１００ｍｍ／秒で供給しながら、ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体（Ｂ－１）と繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－１）の双方の界面を加熱、圧着することで、ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体（Ｂ－１）に繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－１）を溶着させた。

さらに、繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－１）の積層・溶着を繰り返し、繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材（Ｃ－１）が４層積層された複合成形体を作製した。作製条件と得られた複合成形体についての曲げ強度、シャルピー衝撃強度、溶着性の評価結果を表３に示す。

実施例２～１６、比較例１～２
表３、４に示すように、使用する成形体、溶着条件を変更した以外は、実施例１と同様の方法で複合成形体を作製し、評価を行った。評価結果を表３、４に示す。

比較例３
長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み３ｍｍのＡ５０５２アルミニウム成形体（Ａ－１）について、曲げ強度、シャルピー衝撃強度の評価を行った。

表３、４に示すように、実施例１～１６の複合成形体は曲げ強度、シャルピー衝撃強度に優れ、溶着性も良好であった。一方、比較例１～３においては、曲げ強度、シャルピー衝撃強度、溶着性のいずれかが劣ることがわかった。

本発明の複合成形体は、その優れた特性を活かし、航空機部品、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。とりわけ、バンパービーム、ドアインパクトビームなどの自動車外装部品に適用可能である。

１ （Ａ）アルミニウム成形体
２ （Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体
３ （Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材
４ レーザー
５ 圧縮ローラー
６ フィーダー

Claims (13)

1. （Ａ）アルミニウム成形体、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体、および（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材がこの順に積層されてなる複合成形体。
2. 前記ポリフェニレンサルファイド共重合体の融解ピーク温度が２１５～２５５℃である請求項１に記載の複合成形体。
3. 前記（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材における連続強化繊維が一方向に配列した連続強化繊維である請求項１または２に記載の複合成形体。
4. 前記（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材における連続強化繊維が連続炭素繊維である請求項１～３のいずれかに記載の複合成形体。
5. 前記（Ｂ）成形体を構成する樹脂組成物が、ポリフェニレンサルファイド共重合体１００重量部に対し、波長が３００～３０００ｎｍの光を吸収する色素を０．０１～１重量部含む請求項１～４のいずれかに記載の複合成形体。
6. 前記（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材におけるポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が、ポリフェニレンサルファイド樹脂１００重量部に対し、波長が３００～３０００ｎｍの光を吸収する色素を０．０１～１重量部含む請求項１～５のいずれかに記載の複合成形体。
7. 前記（Ａ）アルミニウム成形体と前記（B）成形体とが溶着されてなり、当該接合面における溶着深さが５０～３００μｍである請求項１～６のいずれかに記載の複合成形体。
8. 複合成形体がバンパービームである請求項１～７のいずれかに記載の複合成形体。
9. （Ａ）アルミニウム成形体、（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体、および（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材をこの順に積層し溶着する複合成形体の製造方法。
10. （Ａ）アルミニウム成形体、および（Ｂ）ポリフェニレンサルファイド共重合体を含む樹脂組成物からなる成形体を積層し溶着することで予備複合成形体を得る工程、次いで、前記予備複合成形体のうち前記（Ｂ）成形体の面に、（Ｃ）連続強化繊維にポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が含浸されてなる繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材を積層し溶着する複合成形体の製造方法。
11. 前記（Ａ）アルミニウム成形体、および前記（Ｂ）成形体を積層し溶着する前に、前記（Ａ）アルミニウム成形体の前記（Ｂ）成形体との接合面に表面処理を行い、最大高さ（Ｒｚ）が５０～３００μｍとなる凹凸を形成させる請求項９または１０に記載の複合成形体の製造方法。
12. 輻射加熱手段を用いて前記（Ｃ）繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂基材を積層し溶着する請求項９～１１のいずれかに記載の複合成形体の製造方法。
13. 輻射加熱手段がレーザーである請求項１２に記載の複合成形体の製造方法。

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