JP5784067B2 - Method for producing composite molded body - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂部と金属部とから構成される複合成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a composite molded body composed of a resin part and a metal part.
アルミニウムやアルミニウム合金等の金属部と、熱可塑性樹脂組成物から構成される樹脂部とが一体化されてなる複合成形体は、従来から、インパネ周りのコンソールボックス等の自動車の内装部材やエンジン周り部品や、インテリア部品、デジタルカメラや携帯電話等の電子機器の外装部材等に用いられている。 A composite molded body in which a metal part such as aluminum or an aluminum alloy and a resin part composed of a thermoplastic resin composition are integrated has been conventionally used in automobile interior parts such as a console box around an instrument panel and around an engine. It is used for parts, interior parts, exterior members of electronic devices such as digital cameras and mobile phones.
金属部と樹脂部とを一体化する方法としては、金属部の表面を加工し微小な凹凸を形成する方法、接着剤や両面テープを用いて接着する方法、金属部及び／又は樹脂部に折り返し片や爪等の固定部材を設け、この固定部材を用いて両者を固着させる方法、ねじ等を用いて接合する方法等がある。これらの中でも、金属部に微小な凹凸を形成する方法や接着剤を用いる方法は、最近、複合成形体を設計する際における自由度が高いため、頻繁に用いられる傾向にある。 As a method of integrating the metal part and the resin part, a method of processing the surface of the metal part to form minute irregularities, a method of bonding using an adhesive or a double-sided tape, a folding back to the metal part and / or the resin part There are a method of providing a fixing member such as a piece or a claw and fixing the both using the fixing member, a method of bonding using a screw or the like. Among these, the method of forming minute irregularities on the metal part and the method of using an adhesive tend to be frequently used since they have a high degree of freedom in designing a composite molded body recently.
ここで、金属部と樹脂部とを一体化するための接着剤は高価であることが知られる。また、上記の複合成形体の製造においては、樹脂部と金属部とを別々に成形加工し、その後、一体化する必要があるため、複合成形体の生産性が低下する問題がある。 Here, it is known that the adhesive for integrating the metal part and the resin part is expensive. Further, in the production of the above composite molded body, the resin part and the metal part need to be separately molded and then integrated, and thus there is a problem that the productivity of the composite molded body is lowered.
上記の問題点を解決する複合成形体の製造方法として、金属部を射出成形用の金型のキャビティ内に配置し、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物をキャビティ内に射出して、金属部と樹脂部とが一体となった複合成形体を製造する複合化方法が知られている。 As a method of manufacturing a composite molded body that solves the above problems, a metal part is placed in a cavity of an injection mold, a molten thermoplastic resin composition is injected into the cavity, and the metal part and A composite method for manufacturing a composite molded body in which a resin portion is integrated is known.
上記複合化成形法によれば、接着剤を使用する必要が無いため、複合成形体の製造コストを削減することができる。また、複合成形体における樹脂部の成形加工時に樹脂部と金属部とが一体化されるため、接着剤を用いる方法と比較して必要な工程が少なく、生産性にも優れる。 According to the composite molding method, since it is not necessary to use an adhesive, the manufacturing cost of the composite molded body can be reduced. Further, since the resin part and the metal part are integrated during the molding process of the resin part in the composite molded body, fewer steps are required than in the method using an adhesive, and the productivity is excellent.
しかし、この複合化成形法によっても、得られる複合成形体における樹脂部と金属部との密着力が小さい問題があり、金型に配置する金属部に予め接着剤を塗布しておく方法や、樹脂自体を改良して樹脂部と金属部との密着性を改善する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。 However, even with this composite molding method, there is a problem that the adhesive force between the resin part and the metal part in the obtained composite molded body is small, a method of applying an adhesive in advance to the metal part to be placed in the mold, A method is known in which the resin itself is improved to improve the adhesion between the resin part and the metal part (see, for example, Patent Document 1).
最近は、金属部表面をケミカルエッチング処理して金属表面に凹凸を形成し、樹脂部と金属部との密着力を大きくする試みがされている（例えば、特許文献２参照）。しかし、この方法においては、金属部の一部を表面処理することは困難であり全面処理になってしまうことに起因する意匠性の悪さや金属部の表面をケミカルエッチングすることによる寸法変化のために複合化成形した場合にバリが生じやすく、またそのバリが、金属部と樹脂部との密着力が良好なために、除去しにくいという問題点がある。 Recently, attempts have been made to increase the adhesion between the resin part and the metal part by chemically etching the surface of the metal part to form irregularities on the metal surface (see, for example, Patent Document 2). However, in this method, it is difficult to surface-treat a part of the metal part, because of the poor design resulting from the entire surface treatment and the dimensional change caused by chemical etching of the surface of the metal part. In the case of composite molding, there is a problem that burrs are easily generated, and the burrs are difficult to remove because the adhesion between the metal part and the resin part is good.
上記の通り、従来の方法では、高価な接着剤を使用するか、又は樹脂部の原料として特定の熱可塑性樹脂を使用する必要がある。特に、熱可塑性樹脂の種類等に応じて様々な性質を樹脂部に付与することが可能であるため、上記特定の熱可塑性樹脂以外の熱可塑性樹脂の使用が望まれる場合も多い。また、金属部をエッチングする方法は、複合化成形した場合にバリが生じやすく、また、そのバリが、金属部と樹脂部との密着力が良好なために、除去しにくいという問題点がある。 As described above, in the conventional method, it is necessary to use an expensive adhesive or to use a specific thermoplastic resin as a raw material for the resin portion. In particular, since various properties can be imparted to the resin portion depending on the type of the thermoplastic resin, etc., it is often desired to use a thermoplastic resin other than the specific thermoplastic resin. In addition, the method of etching the metal part has a problem that burrs are likely to occur when the composite molding is performed, and the burrs are difficult to remove because the adhesion between the metal part and the resin part is good. .
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、接着剤を使用せず、樹脂部を構成する熱可塑性樹脂の種類によらず、樹脂部と金属部との密着性を改善する技術を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object thereof is not to use an adhesive, and irrespective of the type of thermoplastic resin constituting the resin part, the resin part and the metal part. The purpose is to provide a technique for improving adhesion.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、複合成形体の製造方法が以下の工程を備えることで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, it has been found that the above-mentioned problem can be solved by providing a method for producing a composite molded body with the following steps, and the present invention has been completed.
本発明は、樹脂部との部分的な接合予定面のみに粗面を形成するレーザーによる粗面化工程と、上記粗面化工程後の金属部を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の上記熱可塑性樹脂組成物を上記射出成形用金型内に射出し、樹脂部と金属部とを一体化する一体化工程と、を有する複合成形体の製造方法である。また、本発明は以下のものを提供する。 In the present invention, a roughening step by a laser that forms a rough surface only on a partial joining planned surface with a resin portion, and a metal portion after the roughening step are arranged in an injection mold, An integrated process of injecting the thermoplastic resin composition in a molten state into the injection mold and integrating a resin part and a metal part. The present invention also provides the following.
（１） 熱可塑性樹脂組成物から構成される樹脂部と、前記樹脂部と接合する金属部と、を備える複合成形体の製造方法であって、レーザーにより、前記樹脂部との部分的な接合予定面のみに粗面を形成する粗面化工程と、前記粗面化工程後の金属部を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の前記熱可塑性樹脂組成物を前記射出成形用金型内に射出し、樹脂部と金属部とを一体化する一体化工程と、を有する複合成形体の製造方法。 (1) A method for producing a composite molded body comprising a resin part composed of a thermoplastic resin composition and a metal part joined to the resin part, wherein the resin part is partially joined by a laser. A roughening step for forming a rough surface only on a predetermined surface, and a metal part after the roughening step are disposed in an injection mold, and the molten thermoplastic resin composition is used for the injection molding. A method of manufacturing a composite molded body having an integration step of injecting into a mold and integrating a resin portion and a metal portion.
（２） 樹脂部と金属部との接合箇所が複数存在する（１）に記載の複合成形体の製造方法。 (2) The method for producing a composite molded body according to (1), wherein a plurality of joint portions between the resin portion and the metal portion exist.
（３） 前記樹脂部と前記金属部との接合強度が１０ＭＰa以上である（１）又は（２）記載の複合成形体の製造方法。 (3) The method for producing a composite molded article according to (1) or (2), wherein a bonding strength between the resin part and the metal part is 10 MPa or more.
（４） 前記樹脂部は絶縁部であり、前記金属部は導電性放熱部であり、前記複合成形体は、前記絶縁部を介して前記導電性放熱部と連結する導電性発熱部を更に備え、前記導電性発熱部と前記絶縁部とを連結する連結工程を、更に有する（２）に記載の複合成形体の製造方法。 (4) The resin part is an insulating part, the metal part is a conductive heat radiating part, and the composite molded body further includes a conductive heat generating part connected to the conductive heat radiating part through the insulating part. The method for producing a composite molded body according to (2), further comprising a connecting step of connecting the conductive heat generating portion and the insulating portion.
（５） 前記熱可塑性樹脂組成物は、ポリアリーレンサルファイド系樹脂を主成分とし、前記熱可塑性樹脂組成物の熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である（１）から（４）のいずれかに記載の複合成形体の製造方法。 (5) The thermoplastic resin composition is mainly composed of a polyarylene sulfide-based resin, and the thermal conductivity of the thermoplastic resin composition is 0.5 W / m · K or more (1) to (4) The manufacturing method of the composite molded object in any one of.
本発明によれば、接着剤を使用せず、樹脂部を構成する熱可塑性樹脂の種類によらず、樹脂部と金属部との密着性を改善することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the adhesiveness of a resin part and a metal part can be improved irrespective of the kind of thermoplastic resin which comprises a resin part, without using an adhesive agent.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
＜複合成形体の製造方法＞
本発明の複合成形体の製造方法は、粗面化工程と一体化工程とを少なくとも有する。以下、本発明の複合成形体の製造方法について詳述する。
<Method for producing composite molded body>
The method for producing a composite molded body of the present invention includes at least a roughening step and an integration step. Hereafter, the manufacturing method of the composite molded object of this invention is explained in full detail.
複合成形体を製造するにあたっては、先ず、金属部及び樹脂部の原料となる、金属及び熱可塑性樹脂組成物を準備する。 In producing the composite molded body, first, a metal and a thermoplastic resin composition, which are raw materials for the metal part and the resin part, are prepared.
金属部を構成する金属の種類は特に限定されず、用途等に応じて適宜好ましい種類の金属を使用することができる。例えば、鋼、鋳鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、金、銀、真鍮等の金属、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金、錫合金等の合金を使用することができる。 The type of metal constituting the metal part is not particularly limited, and a preferable type of metal can be used as appropriate depending on the application. For example, metals such as steel, cast iron, stainless steel, aluminum, copper, gold, silver, and brass, and alloys such as aluminum alloy, zinc alloy, magnesium alloy, and tin alloy can be used.
上記金属部の製造方法は特に限定されず、従来公知の方法を採用することができる。このような方法として、例えば、高圧鋳造法を挙げることができる。高圧鋳造法は、金型に溶融した金属を圧入することにより、高い寸法精度の鋳物を短時間に大量に生産する鋳造方式である。また、製造された金属部を所望の形状に成形するために、工作機械による切削加工等を用いてもよい。 The manufacturing method of the said metal part is not specifically limited, A conventionally well-known method is employable. An example of such a method is a high-pressure casting method. The high pressure casting method is a casting method in which a molten metal is press-fitted into a mold to produce a large amount of high dimensional accuracy castings in a short time. Moreover, in order to shape | mold the manufactured metal part in a desired shape, you may use the cutting process by a machine tool, etc.
樹脂部を構成する熱可塑性樹脂組成物の種類も特に限定されず、用途等に応じて適宜好ましい熱可塑性樹脂組成物を用いることができる。 The kind of the thermoplastic resin composition constituting the resin part is not particularly limited, and a preferable thermoplastic resin composition can be used as appropriate depending on the application.
本発明の特徴の一つは、熱可塑性樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の種類によらず、樹脂部と金属部との密着性を高めることができる点にある。したがって、熱可塑性樹脂の種類によらず、本発明の効果を奏する。このため、例えば、以下のようにして使用する熱可塑性樹脂の種類を決定することができる。 One of the features of the present invention is that the adhesion between the resin part and the metal part can be enhanced regardless of the type of the thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition. Therefore, the effects of the present invention are exhibited regardless of the type of thermoplastic resin. For this reason, the kind of thermoplastic resin to be used can be determined as follows, for example.
本発明の製造方法で製造される複合成形体の最適な用途の一例として、放熱構造体を挙げることができる。放熱構造体については後述する。複合成形体が放熱構造体として使用される場合には、熱可塑性樹脂組成物が、高い耐熱性を有し、且つ高い熱伝導性を有する熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。 As an example of the optimal use of the composite molded body produced by the production method of the present invention, a heat dissipation structure can be mentioned. The heat dissipation structure will be described later. When the composite molded body is used as a heat dissipation structure, the thermoplastic resin composition preferably includes a thermoplastic resin having high heat resistance and high thermal conductivity.
優れた耐熱性を有し、且つ熱伝導性の高い熱可塑性樹脂としては、ポリアリーレンサルファイド系樹脂が挙げられる。 Examples of the thermoplastic resin having excellent heat resistance and high thermal conductivity include polyarylene sulfide-based resins.
このように、本発明の製造方法によれば、熱可塑性樹脂の種類によらず、金属部と樹脂部との密着力を向上させることができるため、用途に応じて、最適な熱可塑性樹脂を選択することができる。 As described above, according to the production method of the present invention, the adhesive force between the metal part and the resin part can be improved regardless of the type of the thermoplastic resin. You can choose.
以下、粗面化工程及び一体化工程の各工程について説明する。上記の通り、樹脂部及び金属部の形状は特に限定されないが、本実施形態においては、図１に示す具体的な複合成形体を製造する場合を例に本発明について説明する。 Hereinafter, each process of a roughening process and an integration process is demonstrated. As described above, the shapes of the resin part and the metal part are not particularly limited, but in the present embodiment, the present invention will be described taking as an example the case of producing a specific composite molded body shown in FIG.
図１に示す複合成形体を製造する場合について説明する。図１に示す複合成形体１は、金属部１０と四つの樹脂部２０とを備える。
The case where the composite molded body shown in FIG. 1 is manufactured will be described. A composite molded body 1 shown in FIG. 1 includes a
図２には、樹脂部２０が形成される前の金属部１０を示す。金属部１０は、樹脂部２０と接合する部分である接合予定面１１を有する。本実施形態において、接合予定面１１は、図２中の二点鎖線で囲まれた部分である。
FIG. 2 shows the
［粗面化工程］
粗面化工程とは、金属部における、上記金属部と上記樹脂部との接合予定面のみに、レーザーで粗面を形成する。接合予定面に粗面を形成することで、製造される複合成形体の樹脂部と金属部との密着力を向上させることができるだけでなく、樹脂部と金属部との熱伝導が円滑になる。また、接合予定面のみを粗面化することによって、金属部を金型に装着しても、金型キャビティの開口縁と粗面とが交わることがないため、金型キャビティに金属部を隙間無く装着することが可能になり、射出成形による金属部と樹脂部の一体化成形時に生じるバリ発生を抑制することができる。また、接合予定面のみ粗面化処理しているため、接合予定面のみ密着力が向上しており、たとえバリが生じても簡単に除去することが可能となっている。上記の通り、本発明における粗面は樹脂部と金属部との間の密着力を向上させたり、熱伝導を円滑にしたりする技術的意義を有するものであり、「接合予定面のみを粗面化する」とは、各樹脂部との密着力や熱伝導を高めるための粗面が、接合予定面内のみに形成されていることを意味するものである。したがって、「接合予定面のみ」とは、接合予定面に粗面化処理が施されていると同時に、接合予定面外であり且つ金型キャビティの開口縁と粗面とが交わらない位置に、樹脂部と金属部との密着力等を高めることに無関係な粗面が形成されている場合を本発明の範囲から排除しない。
[Roughening process]
In the roughening step, a rough surface is formed with a laser only on the planned joining surface of the metal part and the resin part in the metal part. By forming a rough surface on the planned joining surface, not only can the adhesion between the resin part and the metal part of the composite molded body to be manufactured be improved, but also the heat conduction between the resin part and the metal part will be smooth. . In addition, by roughening only the surfaces to be joined, even if the metal part is mounted on the mold, the opening edge of the mold cavity and the rough surface do not cross each other. Therefore, it is possible to suppress the generation of burrs that occur when the metal part and the resin part are integrally formed by injection molding. Further, since only the surface to be joined is roughened, the adhesion force is improved only on the surface to be joined, and even if burrs are generated, it can be easily removed. As described above, the rough surface in the present invention has the technical significance of improving the adhesion between the resin part and the metal part or smoothing heat conduction, “To make” means that a rough surface for enhancing the adhesion and heat conduction with each resin portion is formed only within the planned joining surface. Therefore, the `` only surface to be bonded '' means that the surface to be bonded is roughened, and at the same time the surface outside the surface to be bonded and the opening edge of the mold cavity and the rough surface do not intersect, The case where a rough surface irrelevant to increasing the adhesion between the resin part and the metal part is formed is not excluded from the scope of the present invention.
粗面が接合予定面１１の全面或いはその一部に形成されることで、金属部と樹脂部との密着力向上効果及び金属部と樹脂部との熱伝導性向上効果を奏する。また、金属部１０の接合予定面のみに粗面が形成されることで、バリの発生を抑える効果、及びたとえバリが発生してもバリを容易に除去できる効果を奏する。その結果、本発明によれば、金属部の表面全体に粗面が形成されることにより、複合成形体の外観が損なわれたり、粗面の形成により寸法精度が損なわれたりすることがほとんどない。特に、高い寸法精度が要求される自動車用部品、電子部品等の精密成形体として、本発明の方法で製造された複合成形体を、好ましく使用することができる。ただし、本発明の効果である樹脂部と金属部との密着力の向上、及び、樹脂部と金属部との熱伝導性の向上は、接合予定面１１の全体に粗面を形成することで、顕著に高まる。
By forming the rough surface on the entire surface to be bonded 11 or a part thereof, the effect of improving the adhesion between the metal part and the resin part and the effect of improving the thermal conductivity between the metal part and the resin part are exhibited. In addition, since the rough surface is formed only on the planned joining surface of the
また、本発明においては、金属部１０の一部に粗面を形成するため、不要な箇所に粗面を形成しなくてもよい。このため、本発明における、金属部１０への粗面の形成は効率的である。
Further, in the present invention, since the rough surface is formed on a part of the
また、本発明では、金属部１０の表面の一部に粗面を形成するために、レーザーを用いる。レーザーを用いる方法であれば、ケミカルエッチング等の一般的な方法とは異なり、容易に接合予定面１１のみに粗面化を行うことができる。接合予定面が複数ある場合にはよりその容易さが顕著になる。この点からも、本発明の製造方法によれば、粗面を効率よく、金属部１０に形成できるといえる。
In the present invention, a laser is used to form a rough surface on a part of the surface of the
また、ケミカルエッチングの場合、エッチング処理後３ヶ月程度経過した金属部を用いて、射出一体化成形をした場合、金属部と樹脂部との密着力が劣ったものになるが、レーザーを用いた金属部の場合、レーザー処理後３ヶ月経過した金属部を用いても密着力は良好な状態を維持することができる。 In addition, in the case of chemical etching, when an injection integrated molding is performed using a metal part that has passed about 3 months after the etching process, the adhesion between the metal part and the resin part is inferior, but a laser is used. In the case of a metal part, even if it uses the metal part which passed for three months after laser processing, a contact | adhesion power can maintain a favorable state.
上記粗面化工程により形成される粗面は、表面の微細な凹凸である。凹凸の粗さの程度は、樹脂部に含まれる熱可塑性樹脂の種類、金属部を構成する金属の種類等に応じて適宜調整される。 The rough surface formed by the roughening step is fine irregularities on the surface. The degree of roughness of the unevenness is appropriately adjusted according to the type of thermoplastic resin contained in the resin part, the type of metal constituting the metal part, and the like.
上記粗面化工程で形成される粗面は、接合予定面に物理的に形成される凹凸であり、ケミカルエッチング等で形成される粗面とは異なる。物理的に形成される凹凸であるため、長期間放置されても凹凸形状に変化が小さい。また、物理的に形成される凹凸であるため、粗面形成後の金属部は、厳密に調整された環境下での保管が要求されない。 The rough surface formed in the roughening step is unevenness that is physically formed on the planned bonding surface, and is different from the rough surface formed by chemical etching or the like. Since the unevenness is physically formed, the change to the uneven shape is small even when left for a long time. Further, since the unevenness is physically formed, the metal portion after the rough surface formation is not required to be stored in a strictly adjusted environment.
次いで、金属部１０の接合予定面１１に粗面を形成する方法について説明する。粗面を形成する方法は、レーザーを用いて、金属部１０の表面に粗面を形成する一般的な方法であれば、いずれも採用することができる。凹凸の大きさや、粗さ等の調整については、レーザーの照射条件を変更することで、行うことができる。以下レーザー光の照射条件等について説明する。
Next, a method for forming a rough surface on the planned joining
レーザー光により形成される凹凸は、レーザー光の走査により、金属部１０の表面を溝堀加工及び溶融させ再凝固させる条件にて加工することにより形成される。より具体的には、所定の走査方向について、レーザー光を金属部１０の表面に走査した後、所定の走査方向とクロスする別の走査方向について、レーザー光を金属部１０の表面に走査する方法（以下「クロスレーザースキャニング」という場合がある。）で凹凸を形成することが好ましい。クロスレーザースキャニングの際の好適条件に関し、特に重要なパラメータである「クロス角度」及び「繰り返し加工回数」に関する好適条件を説明し、次いで他のパラメータに関する好適条件を順次説明することとする。
The unevenness formed by the laser beam is formed by processing the surface of the
クロス角度（加工方向）は、所定の走査方向と別の走査方向との角度が１０°以上であることが好適であり、４５°以上であることがより好適である。即ち、前の加工に対して、次の加工の走査方向が同じでないことが重要である。更に、金属部１０と樹脂部２０と間の接合強度が高まるという理由で、クロス角度が略９０°であることが最適である。
The cross angle (processing direction) is preferably such that the angle between the predetermined scanning direction and another scanning direction is 10 ° or more, and more preferably 45 ° or more. That is, it is important that the scanning direction of the next processing is not the same as that of the previous processing. Further, it is optimal that the cross angle is approximately 90 ° because the bonding strength between the
次に、繰り返し加工回数（重畳回数、クロスハッチング回数）は、処理される金属の種類・クロス角度（加工方向）・出力等に基づき、当業者が適宜決定する。ここで、一般的には、繰り返し加工回数が少なすぎる場合には、金属部１０と樹脂部２０との密着力が弱くなる場合がある。他方、繰り返し加工回数が多すぎる場合には、加工時間が増大するのと、せっかく形成されたアンカー効果の高い凹凸が破損してしまう場合がある。例えば、クロス角度が略９０°であるとき、金属がＳＵＳの場合には８〜１０回が好適であり、Ｍｇの場合には４〜５回が好適である。ここで、ある加工とその次の加工の加工条件を変えてもよい。例えば、１回目を比較的大きな出力で深い面粗し加工を行い、２回目で形状を整える態様を挙げることができる。また、金属表面の色の違いによるレーザー加工性については、一般的に、黒系の表面色を有する金属と比較して、銀色系、更にはワインレッド系や橙系の表面色を有する金属では、同じ出力の場合、反射率の違いから加工性が落ちるとされている。しかしながら、走査方向を変えながら、何回も繰返し加工を行うため、同一条件で加工しても加工面に大きな差は見られないことが確認されている。また、例えば走査方向を０°に設定して加工した後、４５°ずつ加工方向を回転させ、４回加工しても同様な効果が得られることが確認されている。
Next, the number of repeated machining (number of superpositions, number of cross hatching) is appropriately determined by those skilled in the art based on the type of metal to be processed, cross angle (machining direction), output, and the like. Here, generally, when the number of times of repeated processing is too small, the adhesion between the
次に、レーザー光の照射に関する他のパラメータの好適条件について詳述する。まず、他のパラメータとしては、加工機出力、ハッチング幅、レーザービームスポット径とハッチング幅とのバランス等を挙げることができる。なお、これらパラメータの好適条件は、処理対象となる金属の種類、求められる樹脂部と金属部との接合強度、使用するレーザー装置の出力等に応じて変わるものである。以下、各パラメータについて一般的な好適条件を説明する。 Next, preferred conditions for other parameters relating to laser light irradiation will be described in detail. First, other parameters include processing machine output, hatch width, balance between laser beam spot diameter and hatch width, and the like. The suitable conditions for these parameters vary depending on the type of metal to be processed, the required bonding strength between the resin part and the metal part, the output of the laser device to be used, and the like. Hereinafter, general preferred conditions for each parameter will be described.
先ず、「加工機出力」は、平均出力２０Ｗ程度の機種において、設定範囲８０％以上であることが好適であり、より好適には９２〜９５％である。出力の大きな設備については、設定出力を大きくすることにより、加工回数を少なくでき、加工時間の短縮が可能である。例えば、２０Ｗよりも４０Ｗの方が、加工性は上がる（レーザースキャニングの設定速度・周波数を上げることが可能）。この場合、クロスハッチングの回数も多少減らすことが可能となる（例えば、ＳＵＳの場合、２０Ｗでは８〜１０回であるところ、４０Ｗでは６〜８回程度）。なお、陽極酸化されていない金属の場合は、陽極酸化処理されているものよりも出力を高めに設定する必要がある。 First, in the model having an average output of about 20 W, the “processing machine output” is preferably 80% or more of the setting range, and more preferably 92 to 95%. For equipment with large output, increasing the set output can reduce the number of machining operations and shorten the machining time. For example, the workability is higher at 40 W than at 20 W (the laser scanning set speed / frequency can be increased). In this case, the number of cross-hatchings can be reduced somewhat (for example, in the case of SUS, it is 8 to 10 times at 20 W, but about 6 to 8 times at 40 W). In the case of a metal that has not been anodized, the output needs to be set higher than that of an anodized metal.
次に、「ハッチング幅」は、一般的には、０．０２〜０．６ｍｍであることが好適である。ハッチング幅の設定値が小さい場合、プログラム量が増大し設備に負担がかかり、また、加工時間が増えることにより加工コストが上昇する。また、設定値が大きい場合、ハッチング幅が広がりすぎアンカー効果の高い凹凸形状が形成しにくくなる。なお、図３は、ハッチング幅の概念を示したものである（図３中の円はパルスによるレーザー光の照射を表す。また、白抜き矢印はレーザー光の走査方向である）。なお、ハッチング幅に関しては、金属の種類に応じてその幅を決定することが好適である。例えばＭｇのように加工性のよい材料は、比較的ハッチング幅を広めにとらないと凹凸が潰れてしまうのでハッチング幅を広めに設定する一方、ＳＵＳのようにそれ程加工性のよくない材料は、ハッチング幅を比較的広範囲で設定できる。更には、加工機出力を大きくすると、加工性が上がると共に加工部周辺への影響も大きく平坦な加工になり易いため、ハッチング幅をプラス気味に設定することが好適である。 Next, it is generally preferable that the “hatching width” is 0.02 to 0.6 mm. When the setting value of the hatching width is small, the program amount increases and the equipment is burdened, and the machining cost increases due to an increase in machining time. On the other hand, when the set value is large, the hatching width is too wide and it is difficult to form an uneven shape with a high anchor effect. FIG. 3 shows the concept of the hatching width (circles in FIG. 3 represent laser light irradiation by pulses, and white arrows indicate the scanning direction of the laser light). In addition, about hatching width | variety, it is suitable to determine the width | variety according to the kind of metal. For example, a material with good workability, such as Mg, is set to have a wide hatching width because the unevenness will be crushed unless the hatching width is relatively wide. The hatch width can be set in a relatively wide range. Furthermore, when the output of the processing machine is increased, the workability is improved and the influence on the periphery of the processed portion is large, and flat processing is likely to be performed. Therefore, it is preferable to set the hatching width positively.
次に、「レーザービームスポット径とハッチング幅とのバランス」は、ハッチング幅をビームスポット径の５０〜３００％に設定することが好適であり、６０〜１５０％に設定することがより好適である。例えば、２０Ｗ機種のレーザービームスポット径をΦ０．１ｍｍと設定した場合の設定ハッチング幅は、０．０５〜０．３ｍｍであり、より好適には０．０６〜０．１５ｍｍである。 Next, “the balance between the laser beam spot diameter and the hatching width” is preferably set to 50 to 300% of the beam spot diameter and more preferably to 60 to 150%. . For example, when the laser beam spot diameter of the 20W model is set to Φ0.1 mm, the setting hatching width is 0.05 to 0.3 mm, and more preferably 0.06 to 0.15 mm.
［一体化工程］
一体化工程とは、上記粗面化工程後の金属部１０を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を射出成形用金型内に射出し、樹脂部２０と金属部１０とを一体化する工程を指す。
[Integration process]
In the integration step, the
射出成形の条件は特に限定されず、熱可塑性樹脂組成物の物性や、金属部１０に形成された粗面に応じて、適宜、好ましい条件を設定することができる。
The conditions for injection molding are not particularly limited, and preferable conditions can be appropriately set according to the physical properties of the thermoplastic resin composition and the rough surface formed on the
射出成形用金型内に射出された熱可塑性樹脂組成物が固化し、金属部１０と樹脂部２０とが一体化することで、本発明の複合成形体１は完成する。金型から複合成形体１を取り出すことで、本発明の複合成形体１が得られる。
The composite molded body 1 of the present invention is completed by solidifying the thermoplastic resin composition injected into the injection mold and integrating the
＜放熱構造体＞
本発明の製造方法は、放熱構造体を製造する方法として好ましい。先ず、放熱構造体について、図４を用いて説明する。図４には放熱構造体２の一例を示す。放熱構造体２は、絶縁部３と、導電性放熱部４と、導電性発熱部５とを備える。図４に示すように、導電性放熱部４と導電性発熱部５とが絶縁部３を介して連結する。
<Heat dissipation structure>
The production method of the present invention is preferable as a method for producing a heat dissipation structure. First, the heat dissipation structure will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an example of the heat dissipation structure 2. The heat dissipation structure 2 includes an insulating
絶縁部３が上述の複合成形体における樹脂部に相当し、導電性放熱部４が上述の複合成形体における金属部に相当する。
The insulating
本発明の方法で製造された放熱構造体は、絶縁部３と導電性放熱部４との密着力及び絶縁部３と導電性発熱部５との密着力が強いために、絶縁部３と導電性放熱部４及び絶縁部３と導電性発熱部５との間の熱の伝達が円滑である。このため、本発明の方法で製造された放熱構造体２は、放熱構造体としての性能も高い。
Since the heat dissipation structure manufactured by the method of the present invention has strong adhesion between the insulating
ここで、絶縁部３と導電性放熱部４或いは導電性発熱部５との接合強度は、１０ＭＰａ以上であることが好ましく、１０〜５０ＭＰａであることがより好ましい。１０ＭＰａ以上とすることで良好な熱の伝達が達成できる。
Here, the bonding strength between the insulating
特に、本実施形態のように放熱部及び発熱部がともに導電性である場合には、放熱部と発熱部との間を電気的に絶縁する必要がある。このような放熱構造体の場合、導電性放熱部４と導電性発熱部５との間に絶縁部３を配置することによる熱の伝達が大きく妨げられることが問題となるが、本発明の方法で製造された放熱構造体は、絶縁部と導電性放熱部との間の熱の伝達がスムーズであるため、このような問題は生じない。なお、導電性発熱部５としては、例えば電子部品等を例示することができる。
In particular, when both the heat dissipating part and the heat generating part are conductive as in this embodiment, it is necessary to electrically insulate between the heat dissipating part and the heat generating part. In the case of such a heat dissipating structure, the problem is that heat transfer due to the arrangement of the
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these Examples.
＜インサート成形体の製造方法＞ <Method for producing insert molded body>
実施例及び比較例で使用した複合成形体の模式図を図５に示した。（ａ）は分解斜視図であり、（ｂ）は斜視図であり、（ｃ）は金属部のみを示す図である。このインサート成形体を以下の方法で製造した。なお、図中の寸法の単位はｍｍである。 A schematic diagram of the composite molded body used in the examples and comparative examples is shown in FIG. (A) is an exploded perspective view, (b) is a perspective view, (c) is a figure which shows only a metal part. This insert molded body was manufactured by the following method. In addition, the unit of the dimension in a figure is mm.
樹脂部を構成する熱可塑性樹脂組成物１として、ポリフェニレンサルファイド系樹脂組成物（充填材料としてガラスファイバーを３５質量％含み、溶融粘度が１６０Ｐａ・ｓ（３１０℃、１０００ｓｅｃ−１）、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂組成物、ポリプラスチックス（株）製、「フォートロン（登録商標）１１３５ＭＦ１」）を用いた。
また、樹脂部を構成する熱可塑性樹脂組成物２として、ポリフェニレンサルファイド系樹脂組成物（無機充填材料を６０質量％含み、溶融粘度が２００Ｐａ・ｓ（３１０℃、１０００ｓｅｃ−１）、熱伝導率が０．７Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂組成物、ポリプラスチックス（株）製、「フォートロン（登録商標）６５６５Ａ７」）を用いた。
更に、樹脂部を構成する熱可塑性樹脂組成物３として、ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物（充填材料としてガラスファイバーを３０質量％含み、溶融粘度が１７０Ｐａ・ｓ（２６０℃、１０００ｓｅｃ−１）、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂組成物、ウィンテックポリマー（株）製、「ジュラネックス（登録商標）３３００」）を用いた。
As the thermoplastic resin composition 1 constituting the resin part, a polyphenylene sulfide-based resin composition (containing 35% by mass of glass fiber as a filler, a melt viscosity of 160 Pa · s (310 ° C., 1000 sec −1 ), and a thermal conductivity of 0.4 W / m · K resin composition, manufactured by Polyplastics Co., Ltd., “Fortron (registered trademark) 1135MF1”) was used.
Further, as the thermoplastic resin composition 2 constituting the resin part, a polyphenylene sulfide-based resin composition (including 60% by mass of an inorganic filler, a melt viscosity of 200 Pa · s (310 ° C., 1000 sec −1 ), and a thermal conductivity of A 0.7 W / m · K resin composition (manufactured by Polyplastics Co., Ltd., “Fortron (registered trademark) 6565A7”) was used.
Furthermore, as the
金属部として、アルミニウム（Ａ５０５２、厚さ２ｍｍ）から構成される２種類のレーザー処理をした板状物を用いた。これら板状の金属部は、図５（ａ）の斜線で示す部分に接合面を有する。 As the metal part, a plate-like material subjected to two types of laser treatment composed of aluminum (A5052, thickness 2 mm) was used. These plate-shaped metal parts have a joint surface in the part shown with the oblique line of Fig.5 (a).
＜レーザー処理１＞
レーザーマーカ Ｃｏｂｒａ Ｅｌｅｃｔｒｏｘ社製｛レーザタイプ：継続波／Ｑｓｗｉｃｈ付Ｎｄ：ＹＡＧ、発振波長：１．０６４μｍ、最大定格出力：２０Ｗ（平均）｝を用い、出力９５％、ハッチング幅０．２ｍｍ、周波数９ｋＨｚ、走査速度８０ｍｍ／ｓ、走査回数５回という条件で、２箇所の接合予定面の金属表面を格子状に処理した。
<Laser treatment 1>
Using laser marker Cobra Electrox {Laser type: continuous wave / Nd with Qswitch: YAG, oscillation wavelength: 1.064 μm, maximum rated output: 20 W (average)}, output 95%, hatching width 0.2 mm, frequency 9 kHz The metal surfaces of the two surfaces to be joined were processed in a lattice shape under the conditions of a scanning speed of 80 mm / s and a scanning frequency of 5 times.
＜レーザー処理２＞
レーザーマーカ Ｃｏｂｒａ Ｅｌｅｃｔｒｏｘ社製｛レーザタイプ：継続波／Ｑｓｗｉｃｈ付Ｎｄ：ＹＡＧ、発振波長：１．０６４μｍ、最大定格出力：２０Ｗ（平均）｝を用い、出力９５％、ハッチング幅０．８ｍｍ、周波数９ｋＨｚ、走査速度８０ｍｍ／ｓ、走査回数５回という条件で、２箇所の接合予定面の金属表面を格子状に処理した。
<Laser treatment 2>
Using laser marker Cobra Electrox {Laser type: continuous wave / Nd with Qswitch: YAG, oscillation wavelength: 1.064 μm, maximum rated output: 20 W (average)}, output 95%, hatching width 0.8 mm, frequency 9 kHz The metal surfaces of the two surfaces to be joined were processed in a lattice shape under the conditions of a scanning speed of 80 mm / s and a scanning frequency of 5 times.
これらの金属部をそれぞれ金型に配置し、この金属部を熱可塑性樹脂組成物１〜３のいずれかから構成される樹脂部と一体化する一体化工程を行った。成形条件は以下の通りである。複合成形体の形状は図５に示す通りである。
［成形条件］
・熱可塑性樹脂組成物１及び２について
成形機：ソディックＴＲ−４０ＶＲ（縦型射出成形機）
シリンダー温度：３２０℃
金型温度：１６０℃
射出速度：１００ｍｍ／ｓ
保圧力：９８ＭＰａ×５秒
・熱可塑性樹脂組成物３について
成形機：ソディックＴＲ−４０ＶＲ（縦型射出成形機）
シリンダー温度：２６０℃
金型温度：１４０℃
射出速度：７０ｍｍ／ｓ
保圧力：４９ＭＰａ×２０秒
These metal parts were each arrange | positioned at a metal mold | die, and the integration process which integrates this metal part with the resin part comprised from either of the thermoplastic resin compositions 1-3 was performed. The molding conditions are as follows. The shape of the composite molded body is as shown in FIG.
[Molding condition]
-For thermoplastic resin compositions 1 and 2, molding machine: Sodick TR-40VR (vertical injection molding machine)
Cylinder temperature: 320 ° C
Mold temperature: 160 ° C
Injection speed: 100mm / s
Holding pressure: 98 MPa × 5 sec.
Cylinder temperature: 260 ° C
Mold temperature: 140 ° C
Injection speed: 70mm / s
Holding pressure: 49 MPa × 20 seconds
＜評価＞
上記の方法で作成した複合成形体について、接合部分の接合強度及び放熱性の評価を行った。また、レーザー処理を施さず、一方の接合面（接合面１）では一液性エポキシ樹脂接着剤（「ＸＮＲ３５０３」ナガセケムテックス（株）製（硬化条件：１２０℃×１０ｍｉｎ））を使用して樹脂部と金属部とを接合させ、他方の接合面（接合面２）では加熱硬化型シリコーン接着シール材（「ＴＳＥ３２２」、モーメンティブ製（硬化条件：１５０℃×６０ｍｉｎ））を使用して樹脂部と金属部とを接合した複合成形体についても同様に評価を行った。具体的な評価方法は以下の通りである。
［接合強度］
図５に示す形状を有する複合成形体の金属部の真ん中を長手方向に対して垂直に切断することにより２つに分割し、評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを、図６に示すように、台座（冶具）上に配置し、１ｍｍ／ｍｉｎの速度で矢印方向に金属部から樹脂部を押し剥がすように冶具を動かした。金属部から樹脂部が剥がれた時点での強度を接合強度として測定した。なお、測定機器としてテンシロンＵＴＡ−５０ｋＮ（（株）オリエンテック製）を使用した。熱可塑性樹脂組成物１〜３を用いて得られた測定結果をそれぞれ表１〜３に示す（値は３回の試験における平均値である）。
<Evaluation>
About the composite molded object produced by said method, the joining strength and heat dissipation of a junction part were evaluated. Also, laser treatment is not performed, and one bonding surface (bonding surface 1) is made of a one-component epoxy resin adhesive (“XNR3503” manufactured by Nagase ChemteX Corporation (curing condition: 120 ° C. × 10 min)). The resin part and the metal part are joined, and the other joint surface (joint surface 2) is made of resin using a thermosetting silicone adhesive sealing material (“TSE322”, manufactured by Momentive (curing condition: 150 ° C. × 60 min)). The composite molded body in which the part and the metal part were joined was also evaluated in the same manner. The specific evaluation method is as follows.
[Joint strength]
The middle of the metal part of the composite molded body having the shape shown in FIG. 5 was cut perpendicularly to the longitudinal direction to be divided into two parts, thereby obtaining evaluation samples. As shown in FIG. 6, the obtained sample for evaluation was placed on a pedestal (jig), and the jig was moved so as to push away the resin part from the metal part in the direction of the arrow at a speed of 1 mm / min. The strength at the time when the resin portion was peeled from the metal portion was measured as the bonding strength. In addition, Tensilon UTA-50kN (made by Orientec Co., Ltd.) was used as a measuring instrument. The measurement results obtained using the thermoplastic resin compositions 1 to 3 are shown in Tables 1 to 3, respectively (values are average values in three tests).
［放熱性評価］
図７に示すように表面温度１５０℃のアルミニウム台（ホットプレート上に設置）に複合成形体を配置し、配置直後の金属部の樹脂側端面から３ｍｍ離れた部分の温度をサーモグラフィー装置（（株）チノー製 ＴｈｅｒｍａＣＡＭ ＣＰＡ−７８００）を用いて測定した。計測された温度が高いほど、複合成形体の放熱性が高いことを示す。熱可塑性樹脂組成物１〜３を用いて得られた測定結果をそれぞれ表１〜３に示した。
[Heat dissipation evaluation]
As shown in FIG. 7, the composite molded body was placed on an aluminum table (installed on a hot plate) having a surface temperature of 150 ° C., and the temperature of the
[溶融粘度]
東洋精機（株）製キャピログラフを用い、キャピラリーとして１ｍｍφ×２０ｍｍＬ／フラットダイを使用し、所定のバレル温度、剪断速度１０００ｓｅｃ−１での溶融粘度を測定した。上記のバレル温度は、熱可塑性樹脂組成物１及び２については３１０℃に設定し、熱可塑性樹脂組成物３については２６０℃に設定した。
[Melt viscosity]
Using a Capillograph manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., a 1 mmφ × 20 mmL / flat die was used as a capillary, and the melt viscosity at a predetermined barrel temperature and a shear rate of 1000 sec −1 was measured. The barrel temperature was set to 310 ° C. for the thermoplastic resin compositions 1 and 2 and 260 ° C. for the
［熱伝導率］
射出成形にてシリンダー温度３２０℃、金型温度１５０℃で直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状成形品を作製した。この円板状成形品を４枚重ねたサンプルを用い、ホットディスク法熱物性測定装置（京都電子工業（株）製 ＴＰＡ-５０１）で熱伝導率を測定した。
[Thermal conductivity]
A disk-shaped molded product having a diameter of 30 mm and a thickness of 2 mm was produced by injection molding at a cylinder temperature of 320 ° C. and a mold temperature of 150 ° C. The thermal conductivity was measured with a hot disk method thermophysical property measuring apparatus (TPA-501, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.) using a sample in which four disk-shaped molded products were stacked.
表１〜３に示す通り、レーザー処理を施すことにより、金属部表面の複数箇所に樹脂部が形成された複合成形体において、樹脂部と金属部との接合強度が顕著に高まることが確認された。また、接合強度を１０ＭＰａ以上とすることで、良好な熱の伝達が達成できることが確認された。更に、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋの熱可塑性樹脂組成物を用いることで、放熱性がより向上することが確認された。 As shown in Tables 1 to 3, it was confirmed that the bonding strength between the resin part and the metal part is significantly increased in the composite molded body in which the resin part is formed at a plurality of locations on the surface of the metal part by performing the laser treatment. It was. Moreover, it was confirmed that favorable heat transfer can be achieved by setting the bonding strength to 10 MPa or more. Furthermore, it was confirmed that the heat dissipation was further improved by using a thermoplastic resin composition having a thermal conductivity of 0.5 W / m · K.
１ 複合成形体
１０ 金属部
１１ 接合予定面
２０ 樹脂部
２ 放熱構造体
３ 絶縁部
４ 導電性放熱部
５ 導電性発熱部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite molded
Claims (5)
前記樹脂部との部分的な接合予定面のみに粗面を形成するレーザーによる粗面化工程と、
前記粗面化工程後の金属部を、射出成形用金型内に配置し、溶融状態の前記熱可塑性樹脂組成物を前記射出成形用金型内に射出し、樹脂部と金属部とを一体化する工程と、を有し、
前記樹脂部は絶縁部であり、前記金属部は導電性放熱部であり、
前記複合成形体は、前記絶縁部を介して前記導電性放熱部と連結する導電性発熱部を更に備え、
前記導電性発熱部と前記絶縁部とを連結する連結工程を、更に有する複合成形体の製造方法。 A method for producing a composite molded body comprising a resin part composed of a thermoplastic resin composition, and a metal part joined to the resin part,
A roughening step by a laser that forms a rough surface only on a partial joining planned surface with the resin part;
The metal part after the roughening step is placed in an injection mold, the molten thermoplastic resin composition is injected into the injection mold, and the resin part and the metal part are integrated. possess a process of reduction, the,
The resin part is an insulating part, the metal part is a conductive heat radiating part,
The composite molded body further includes a conductive heat generating part connected to the conductive heat radiating part through the insulating part,
The manufacturing method of the composite molded object which further has the connection process which connects the said electroconductive heat generating part and the said insulating part .
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