JP2019005932A - Method of manufacturing composite member of aluminum diecast member and silicone member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミダイカスト部材とシリコーン部材とが複合化された複合部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a composite member in which an aluminum die cast member and a silicone member are combined.
自動車に搭載されるエンジンコントロールユニットなどの電子制御装置のケースには、アルミダイカスト部材である筐体にシリコーン部材が接着されてなる複合部材が用いられる。ダイカスト(金型鋳造)用のアルミニウム合金としては、Al−Si−Cu系合金のADC12などが知られている。しかし、ADC12などのアルミニウム合金をダイカストしたアルミダイカスト部材とシリコーン部材とは、接着性に劣るという問題がある。 For a case of an electronic control device such as an engine control unit mounted on an automobile, a composite member is used in which a silicone member is bonded to a casing that is an aluminum die-cast member. As an aluminum alloy for die casting (die casting), ADC12 of Al-Si-Cu alloy is known. However, an aluminum die-cast member obtained by die-casting an aluminum alloy such as ADC12 and a silicone member have a problem of poor adhesion.
接着性を阻害している要因は、有機物の汚れなど種々考えられるが、なかでもアルミダイカスト部材の表面に形成されている炭化物膜の存在が問題になる。炭化物膜は、アルミダイカスト部材を製造する際に金型に塗布される離型剤(油、シリコン、ワックスなどの混合物)の残留物からなると考えられる。離型剤はダイカスト時の加熱によりグラファイト化されることにより、アルミダイカスト部材の表面に硬い炭化物膜として残留する。アルミダイカスト部材の表面に炭化物膜がある状態でシリコーン部材と接着させても、シリコーン部材が界面剥離してしまい、両者を充分に接着することができなかった。 Various factors, such as organic dirt, can be considered as the factors that hinder the adhesion. Among them, the presence of a carbide film formed on the surface of the aluminum die cast member becomes a problem. The carbide film is considered to consist of a residue of a release agent (a mixture of oil, silicon, wax, etc.) applied to the mold when manufacturing an aluminum die cast member. The release agent is graphitized by heating at the time of die casting, so that it remains as a hard carbide film on the surface of the aluminum die casting member. Even if the carbide film was adhered to the surface of the aluminum die cast member, the silicone member was peeled off at the interface, and the two could not be sufficiently bonded.
アルミダイカスト部材の表面に形成された炭化物膜を除去することは、有機溶剤による洗浄や超音波洗浄では難しい。このため、酸やアルカリ洗浄などのウエット処理や、ブラスト処理などを施す必要がある。しかし、ウエット処理の場合は、薬液濃度を調整したり、汚れの再付着を抑制する必要があるなど、工程管理が難しい。また、ウエット処理やブラスト処理を施して炭化物膜を除去できたとしても、官能基を増加させるなどの表面の活性化がなされておらず、表面が有機物により再汚染されやすいことから、シリコーン部材との接着性を高めるには至らない。 It is difficult to remove the carbide film formed on the surface of the aluminum die-cast member by cleaning with an organic solvent or ultrasonic cleaning. For this reason, it is necessary to perform wet treatment such as acid or alkali cleaning, blast treatment, or the like. However, in the case of wet processing, it is difficult to manage the process because it is necessary to adjust the chemical concentration and to suppress the reattachment of dirt. In addition, even if the carbide film can be removed by wet treatment or blast treatment, the surface is not activated such as increasing functional groups, and the surface is easily recontaminated with organic substances. It does not lead to an increase in adhesion.
一方、炭化物膜を除去せずに接着性を向上させる方法として、特許文献1には、アルミダイカスト部材の表面にプラズマCVD法によりシリコーン系薄膜またはカーボン系薄膜を形成し、当該薄膜を介して、アルミダイカスト部材とシリコーン接着剤からなるシール部材とを接着させる方法が記載されている。特許文献2には、湿気硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物(シリコーンゴム)と基材とを、有機ケイ素化合物の燃焼により形成させた酸化ケイ素皮膜を介して接着させる方法が記載されている。特許文献2に記載された方法においては、有機ケイ素化合物を含む燃料ガスの火炎を基材表面に吹き付ける処理を行う。このため、基材へのダメージが大きい。なお、特許文献2には、基材としてアルミダイカスト部材は記載されていないが、段落[0033]には、基材と反対側にシリコーンゴムと接着させる部材として、アルミダイカストなどの金属製筐体が記載されている。続く段落[0034]には、接着性を高めるために、金属製筐体の表面に予め酸化物皮膜などを形成しておくとよいことが記載されている。このように、特許文献1、2には、炭化物膜を除去するのではなく、新たに薄膜を形成する方法が記載されているに過ぎない。 On the other hand, as a method for improving adhesion without removing a carbide film, Patent Document 1 discloses that a silicon-based thin film or a carbon-based thin film is formed on the surface of an aluminum die cast member by a plasma CVD method, A method for adhering an aluminum die-cast member and a seal member made of a silicone adhesive is described. Patent Document 2 describes a method in which a cured product (silicone rubber) of a moisture curable silicone rubber composition and a substrate are bonded via a silicon oxide film formed by burning an organosilicon compound. In the method described in Patent Document 2, a process of spraying a flame of a fuel gas containing an organosilicon compound on the substrate surface is performed. For this reason, the damage to a base material is large. In Patent Document 2, an aluminum die-cast member is not described as a base material, but in paragraph [0033], a metal housing such as aluminum die-casting is used as a member to be bonded to silicone rubber on the side opposite to the base material. Is described. In the following paragraph [0034], it is described that an oxide film or the like may be formed in advance on the surface of the metal casing in order to improve the adhesion. As described above, Patent Documents 1 and 2 merely describe a method of forming a new thin film instead of removing the carbide film.
また、炭化物膜の付着度合や組成を、製造するごとに均一化することは困難である。例えば、一つのアルミダイカスト部材において、炭化物膜が多く付着している部分や、全く付着していない部分などが混在している可能性がある。このような場合、炭化物膜の上に新たに薄膜を形成すると、炭化物膜が付着している部分と、付着していない部分と、の境界付近の接着性が不安定になりやすい。さらに、炭化物膜そのものが脆弱な場合、それを起因とした接着力低下を招くため、生産性を悪化させる要因となる。 Moreover, it is difficult to make the adhesion degree and composition of the carbide film uniform every time it is manufactured. For example, in one aluminum die-cast member, there may be a mixture of a portion where a large amount of carbide film is attached or a portion where no carbide film is attached. In such a case, when a thin film is newly formed on the carbide film, the adhesiveness in the vicinity of the boundary between the part to which the carbide film is attached and the part to which the carbide film is not attached tends to become unstable. Further, when the carbide film itself is fragile, it causes a decrease in adhesive force due to the fragile carbide film.
また、特許文献3には、アルミダイカスト部材に対する接着性に優れたシール用硬化性ポリオルガノシロキサン組成物の硬化物が記載されている。特許文献3によると、当該ポリオルガノシロキサン組成物を用いれば、アルミダイカスト部材を洗浄しなくても、すなわち、アルミダイカスト部材に離型剤が残留している状態でも、良好な接着性が得られる旨記載されている。しかし、特許文献3に記載されているような特殊なポリオルガノシロキサン組成物を用いなくても、接着性を向上できることが望ましい。 Patent Document 3 describes a cured product of a curable polyorganosiloxane composition for sealing that has excellent adhesion to an aluminum die-cast member. According to Patent Document 3, if the polyorganosiloxane composition is used, good adhesiveness can be obtained without cleaning the aluminum die-cast member, that is, even when the mold release agent remains in the aluminum die-cast member. It is stated. However, it is desirable that the adhesiveness can be improved without using a special polyorganosiloxane composition as described in Patent Document 3.
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、アルミダイカスト部材の表面の炭化物膜を容易かつ短時間に除去することができ、アルミダイカスト部材とシリコーン部材とが強固に接着された複合部材の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and the carbide film on the surface of the aluminum die-cast member can be easily and quickly removed, and the aluminum die-cast member and the silicone member are firmly bonded. It aims at providing the manufacturing method of a composite member.
上記課題を解決するため、本発明の複合部材の製造方法は、アルミダイカスト部材とシリコーン部材とが複合化された複合部材の製造方法であって、該アルミダイカスト部材における該シリコーン部材との接合面にプラズマを照射して、該接合面に存在していた炭化物膜を除去する除去工程と、炭化物膜が除去された該接合面にプラズマを照射して、該接合面に水酸基を付与する改質工程と、水酸基が付与された該接合面にシリコーン材料を一体成形する複合化工程と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a method for producing a composite member of the present invention is a method for producing a composite member in which an aluminum die-cast member and a silicone member are combined, and a joining surface of the aluminum die-cast member with the silicone member The step of removing the carbide film existing on the bonding surface by irradiating plasma on the bonding surface, and the modification of irradiating the bonding surface from which the carbide film has been removed with plasma to impart a hydroxyl group to the bonding surface And a composite step of integrally forming a silicone material on the joint surface to which a hydroxyl group has been imparted.
本発明の複合部材の製造方法によると、まず除去工程において、アルミダイカスト部材の接合面にプラズマを照射する。プラズマ中のイオン、ラジカルなどが基材の表面に作用することにより、接合面に形成されていた炭化物膜は、容易にかつ短時間で除去される。次に、改質工程において、接合面にさらにプラズマを照射する。接合面の炭化物膜が除去されると、炭化物膜の下に元々自然に生成されていた酸化層(自然酸化層)が表出する。そこにプラズマを照射すると、プラズマ中のイオン、ラジカルなどにより酸化層表面の分子の化学結合が切断され、表面が活性化されることにより水酸基が生成される。このように、改質工程において接合面の表面を活性化することで、接合面に多くの水酸基が生成されるため、当該水酸基とシリコーン材料とが反応し、化学結合することにより、強固な接着を実現することができる。また、プラズマ照射というドライプロセスにより、接合面に多くの水酸基を生成させるため、時間が経過しても水酸基が減少しにくく、シリコーン材料との反応性が高い状態を比較的長く維持することができる。したがって、改質工程の後、次の複合化工程における一体成形を連続して行わなくても(連続して行ってもよいことは言うまでもない)、アルミダイカスト部材とシリコーン部材との強固な接着を実現することができる。以上より、本発明の製造方法によると、シリコーン部材が界面剥離しにくく耐久性が高い複合部材を製造することができる。 According to the method for manufacturing a composite member of the present invention, first, in the removing step, the joining surface of the aluminum die cast member is irradiated with plasma. By the action of ions, radicals, etc. in the plasma on the surface of the substrate, the carbide film formed on the bonding surface can be easily and quickly removed. Next, in the modification step, the bonding surface is further irradiated with plasma. When the carbide film on the bonding surface is removed, an oxide layer (natural oxide layer) that is naturally generated under the carbide film is exposed. When plasma is irradiated there, a chemical bond of molecules on the surface of the oxide layer is broken by ions, radicals, etc. in the plasma, and the surface is activated to generate hydroxyl groups. In this way, by activating the surface of the joint surface in the reforming process, many hydroxyl groups are generated on the joint surface, so that the hydroxyl group and the silicone material react and chemically bond, thereby providing strong adhesion. Can be realized. In addition, since a large number of hydroxyl groups are generated on the bonding surface by a dry process called plasma irradiation, the hydroxyl groups are difficult to decrease over time, and the state of high reactivity with the silicone material can be maintained for a relatively long time. . Therefore, after the reforming step, it is not necessary to continuously perform the integral molding in the next compounding step (it goes without saying that it may be performed continuously), and the aluminum die-cast member and the silicone member are firmly bonded. Can be realized. As described above, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a composite member that is difficult to peel at the interface of the silicone member and has high durability.
本発明の複合部材の製造方法は、アルミダイカスト部材とシリコーン部材とが複合化された複合部材の製造方法であって、除去工程と、改質工程と、複合化工程と、を有する。 The method for manufacturing a composite member of the present invention is a method for manufacturing a composite member in which an aluminum die-cast member and a silicone member are combined, and includes a removing step, a modifying step, and a combining step.
アルミダイカスト部材は、アルミニウム合金をダイカストして製造された部材であり、形状、大きさなどは特に限定されない。ダイカスト用のアルミニウム合金は、JIS H 5302:2006に規定されており、Al−Si−Cu系合金のADC12、ADC10などが挙げられる。 The aluminum die-cast member is a member manufactured by die-casting an aluminum alloy, and the shape, size, etc. are not particularly limited. Aluminum alloys for die casting are defined in JIS H 5302: 2006, and include Al—Si—Cu based alloys ADC12 and ADC10.
シリコーン部材の形状は特に限定されない。本明細書において「シリコーン」とは、シリコーン樹脂およびシリコーンゴムの両方を含む概念である。シリコーン部材は、オルガノポリシロキサン、架橋剤、接着成分を含む組成物の硬化物である。当該組成物は、必要に応じて、架橋促進剤、架橋遅延剤、架橋助剤、スコーチ防止剤、老化防止剤、軟化剤、熱安定剤、難燃剤、難燃助剤、紫外線吸収剤、防錆剤、導電剤、帯電防止剤などを含んでいてもよい。 The shape of the silicone member is not particularly limited. In the present specification, “silicone” is a concept including both silicone resin and silicone rubber. The silicone member is a cured product of a composition containing an organopolysiloxane, a crosslinking agent, and an adhesive component. If necessary, the composition contains a crosslinking accelerator, crosslinking retarder, crosslinking aid, scorch inhibitor, anti-aging agent, softener, heat stabilizer, flame retardant, flame retardant, ultraviolet absorber, A rusting agent, a conductive agent, an antistatic agent, and the like may be included.
オルガノポリシロキサンは、架橋可能な官能基を1分子中に少なくとも2個有するものであり、アルケニル基(ビニル基、アリル基など)含有オルガノポリシロキサン、水酸基含有オルガノポリシロキサン、(メタ)アクリル基含有オルガノポリシロキサン、イソシアネート含有オルガノポリシロキサン、アミノ基含有オルガノポリシロキサン、エポキシ基含有オルガノポリシロキサンなどが挙げられる。 Organopolysiloxane has at least two functional groups capable of crosslinking in one molecule, and contains alkenyl group (vinyl group, allyl group, etc.)-Containing organopolysiloxane, hydroxyl group-containing organopolysiloxane, (meth) acryl group-containing Examples include organopolysiloxane, isocyanate-containing organopolysiloxane, amino group-containing organopolysiloxane, and epoxy group-containing organopolysiloxane.
架橋剤としては、ヒドロシリル架橋剤、硫黄架橋剤、過酸化物架橋剤などが挙げられる。ヒドロシリル架橋剤としては、ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)などが挙げられる。 Examples of the crosslinking agent include a hydrosilyl crosslinking agent, a sulfur crosslinking agent, and a peroxide crosslinking agent. Examples of the hydrosilyl crosslinking agent include hydrosilyl group-containing organopolysiloxane (organohydrogenpolysiloxane).
接着成分としては、改質工程後のアルミダイカスト部材の接合面に付与された水酸基と結合可能な官能基を有する化合物が望ましい。官能基としては、アルコキシシリル基、ヒドロシリル基、シラノール基などが挙げられる。例えば、アルコキシシリル基を有する化合物としては、シランカップリング剤を用いればよい。シランカップリング剤は、分子中に2個以上の異なった官能基を有するシラン系化合物である。シランカップリング剤におけるアルコキシシリル基以外の官能基としては、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、(メタ)アクリル基などが挙げられる。シランカップリング剤の具体例としては、p−スチリルトリメトキシシラン、フェニルトリ(ジメチルシロキシ)シラン、ビニルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリヒドロキシシランなどが挙げられる。 As the adhesive component, a compound having a functional group capable of binding to a hydroxyl group imparted to the joint surface of the aluminum die cast member after the modification step is desirable. Examples of the functional group include an alkoxysilyl group, a hydrosilyl group, and a silanol group. For example, a silane coupling agent may be used as the compound having an alkoxysilyl group. The silane coupling agent is a silane compound having two or more different functional groups in the molecule. Examples of the functional group other than the alkoxysilyl group in the silane coupling agent include a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, and a (meth) acryl group. Specific examples of the silane coupling agent include p-styryltrimethoxysilane, phenyltri (dimethylsiloxy) silane, vinyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyl Examples include trihydroxysilane.
以下、本発明の複合部材の製造方法の各工程を説明する。 Hereinafter, each process of the manufacturing method of the composite member of this invention is demonstrated.
[除去工程]
本工程は、アルミダイカスト部材におけるシリコーン部材との接合面にプラズマを照射して、該接合面に存在していた炭化物膜を除去する工程である。
[Removal process]
This step is a step of removing the carbide film existing on the bonding surface by irradiating plasma on the bonding surface of the aluminum die-cast member with the silicone member.
プラズマの発生方法は、特に限定されない。例えば、高周波(RF)電源を用いたRFプラズマや、マイクロ波電源を用いたマイクロ波プラズマ、直流(DC)パルスプラズマなどを採用すればよく、電源に変調を加えてもよい。なかでも、マイクロ波プラズマは、プラズマ密度が大きいため処理速度が大きい、照射対象におけるプラズマダメージが少ないなどの理由から好適である。本工程においてマイクロ波プラズマを採用すると、炭化物膜を短時間で除去することができ高効率である。プラズマ発生電源の周波数は、特に限定されない。マイクロ波の周波数としては、8.35GHz、2.45GHz、1.98GHz、915MHzなどが挙げられる。RFの周波数としては、13.56MHzなどが挙げられる。DCの周波数としては、1〜500kHzなどが挙げられる。 The method for generating plasma is not particularly limited. For example, RF plasma using a high frequency (RF) power source, microwave plasma using a microwave power source, direct current (DC) pulse plasma, or the like may be employed, and the power source may be modulated. Of these, microwave plasma is preferable because of its high plasma density and high processing speed, and low plasma damage on the irradiation target. When microwave plasma is employed in this step, the carbide film can be removed in a short time and the efficiency is high. The frequency of the plasma generation power source is not particularly limited. Examples of the microwave frequency include 8.35 GHz, 2.45 GHz, 1.98 GHz, and 915 MHz. Examples of the RF frequency include 13.56 MHz. Examples of the DC frequency include 1 to 500 kHz.
プラズマ中には、ガスが電離することにより、イオン、電子、ラジカルが混在している。例えば、酸素を含むガス雰囲気でプラズマを発生させると、酸素ラジカルが生成する。これが炭化物膜の炭素と反応、結合してCO2、COなどになることにより(ラジカルエッチング)、炭化物膜を除去することができる。イオンエッチングの場合、イオンが照射対象に当たることにより、表面の分子の化学結合を切断する。このため、イオンが照射対象に向かうよう、イオンの方向性を制御することが望ましい。これに対して、ラジカルエッチングは、方向性を制御する必要はなく、反応速度も非常に大きい。よって、酸素を含むガス雰囲気中でプラズマを発生させると、酸素ラジカルのエッチング作用により炭化物膜を短時間で除去することができる。 In the plasma, ions, electrons, and radicals are mixed by ionizing the gas. For example, when plasma is generated in a gas atmosphere containing oxygen, oxygen radicals are generated. This reacts with the carbon of the carbide film, by becoming the like bonded to CO 2, CO (radical etching), it is possible to remove the carbide film. In the case of ion etching, the ions hit the irradiation target, thereby breaking the chemical bonds of the surface molecules. For this reason, it is desirable to control the directionality of ions so that the ions are directed toward the irradiation target. On the other hand, radical etching does not need to control directionality and has a very high reaction rate. Therefore, when plasma is generated in a gas atmosphere containing oxygen, the carbide film can be removed in a short time by the etching action of oxygen radicals.
酸素を含むガス雰囲気は、空気でもよく、酸素ガスのみ、あるいは酸素ガスと希ガスや窒素ガスなどとの混合ガスで構成してもよい。希ガスとしては、アルゴン、キセノンなどが好適である。例えば、酸素を含むガス雰囲気を、希ガスおよび窒素ガスから選ばれる一種以上のガスと酸素ガスとの混合ガスから構成する場合には、酸素ラジカルのエッチング作用を効果的に利用するという観点から、酸素ガスの含有割合を、混合ガス全体の圧力または体積を100%とした場合の30%以上にすることが望ましい。酸素を含むガス雰囲気を、酸素ガスのみで構成すると、ラジカルエッチングを最大限に利用することができ効果的である。 The gas atmosphere containing oxygen may be air, or may be composed of only oxygen gas or a mixed gas of oxygen gas and rare gas or nitrogen gas. Argon, xenon, etc. are suitable as the rare gas. For example, when the gas atmosphere containing oxygen is composed of a mixed gas of one or more gases selected from rare gas and nitrogen gas and oxygen gas, from the viewpoint of effectively using the etching action of oxygen radicals, The content ratio of the oxygen gas is desirably 30% or more when the pressure or volume of the entire mixed gas is 100%. When the gas atmosphere containing oxygen is composed only of oxygen gas, radical etching can be utilized to the maximum and is effective.
プラズマの照射は、大気圧下で行っても所定の圧力に減圧した真空下で行ってもよい(大気圧プラズマ処理でも真空プラズマ処理でもよい)。なかでも真空下で行うと、プラズマ中で生成されたオゾンなどによる付帯設備へのダメージを容易に防止でき、酸素ガスの混合割合を大きくすることができることから、酸素ラジカルによるエッチングを効果的に実施できる。また、プラズマ密度が大きくなり処理速度を大きくすることができ、プラズマ照射範囲の大面積化が容易であることから、生産性も高い。真空プラズマ処理の場合、プラズマを発生させる容器内の圧力を、1〜100Pa程度にするとよい。 The plasma irradiation may be performed under atmospheric pressure or under a vacuum reduced to a predetermined pressure (either atmospheric pressure plasma processing or vacuum plasma processing). In particular, when performed under vacuum, it is possible to easily prevent damage to incidental equipment due to ozone generated in the plasma and to increase the mixing ratio of oxygen gas. it can. Further, the plasma density is increased, the processing speed can be increased, and the plasma irradiation range can be easily increased, so that the productivity is high. In the case of vacuum plasma treatment, the pressure in the container for generating plasma is preferably about 1 to 100 Pa.
[改質工程]
本工程は、炭化物膜が除去された接合面にプラズマを照射して、該接合面に水酸基を付与する工程である。先の除去工程により、接合面の炭化物膜が除去されると、炭化物膜の下に元々自然に生成されていた酸化層が表出する。本工程においては、酸化層が表出した接合面にプラズマを照射して、表面を活性化することにより、接合面に水酸基を生成させる。
[Modification process]
This step is a step of irradiating the bonding surface from which the carbide film has been removed with plasma to impart a hydroxyl group to the bonding surface. When the carbide film on the bonding surface is removed by the previous removing step, an oxide layer that is naturally generated under the carbide film is exposed. In this step, the bonding surface where the oxide layer is exposed is irradiated with plasma to activate the surface, thereby generating hydroxyl groups on the bonding surface.
プラズマの発生方法、容器内の好適なガス雰囲気、圧力などは、先の除去工程において述べた通りである。本工程において真空下でのマイクロ波プラズマを採用すると、プラズマ密度が大きいため、接合面の活性化の度合いが大きくなり、より多くの水酸基を生成させることができる。これにより、接合面においてシリコーン材料との反応性が高い状態をより長時間維持することができる。 The plasma generation method, suitable gas atmosphere in the container, pressure, etc. are as described in the previous removal step. When microwave plasma under vacuum is employed in this step, since the plasma density is large, the degree of activation of the bonding surface is increased, and more hydroxyl groups can be generated. Thereby, a state with high reactivity with a silicone material can be maintained for a longer time on the joint surface.
本工程におけるプラズマの照射も、酸素を含むガス雰囲気中で行うことが望ましい。酸素を含むガス雰囲気中で行うと、酸素ラジカルの表面吸着、酸化改質作用により、比較的短時間で接合面を活性化することができる。例えば、酸素を含むガス雰囲気を、希ガスおよび窒素ガスから選ばれる一種以上のガスと酸素ガスとの混合ガスから構成する場合には、酸素ラジカルの表面吸着、酸化改質作用を効果的に利用するという観点から、酸素ガスの含有割合を、混合ガス全体の圧力または体積を100%とした場合の30%以上にすることが望ましい。酸素を含むガス雰囲気を、酸素ガスのみで構成すると、ラジカルによる作用を最大限に利用することができ効果的である。 The plasma irradiation in this step is also preferably performed in a gas atmosphere containing oxygen. When performed in a gas atmosphere containing oxygen, the bonding surface can be activated in a relatively short time by surface adsorption of oxygen radicals and oxidation reforming action. For example, when the gas atmosphere containing oxygen is composed of a mixed gas of at least one kind of gas selected from rare gas and nitrogen gas and oxygen gas, the surface adsorption of oxygen radicals and oxidation reforming action are effectively used. In view of the above, it is desirable that the content ratio of the oxygen gas is 30% or more when the pressure or volume of the entire mixed gas is 100%. When the gas atmosphere containing oxygen is composed only of oxygen gas, it is effective because the action of radicals can be utilized to the maximum extent.
本工程におけるプラズマの照射は、先の除去工程と同様に行ってもよく、ガス雰囲気や圧力などを変更して行ってもよい。除去工程および本工程におけるプラズマ照射を真空下で行う場合には、両工程を同一の容器内、かつ同一のガス雰囲気にて連続して行うと、一連の工程に要する作業が少なくなり、処理時間を短縮することができる。また、除去工程および本工程におけるプラズマ照射を大気圧下で行う場合には、両工程を同一のガス雰囲気にて連続して行うと、一連の工程に要する作業が少なくなり、処理時間を短縮することができる。 The plasma irradiation in this step may be performed in the same manner as in the previous removal step, or may be performed by changing the gas atmosphere or pressure. When performing the plasma irradiation in the removal step and this step under vacuum, if both steps are performed continuously in the same container and in the same gas atmosphere, the work required for the series of steps is reduced and the processing time is reduced. Can be shortened. In addition, when performing the plasma irradiation in the removal process and the main process under atmospheric pressure, if both processes are performed continuously in the same gas atmosphere, the work required for the series of processes is reduced and the processing time is shortened. be able to.
本工程を終えた後の接合面の状態(活性化の度合い)は、接合面の水接触角の大小により推測することができる。例えば、接合面の水接触角が50°以下である場合には、接合面に充分な水酸基が生成しており、シリコーン材料との反応性が高い状態であるとみなすことができる。本明細書においては、水接触角として、JIS R3257:1999に準じて測定された値を採用する。 The state (degree of activation) of the joint surface after finishing this process can be estimated by the magnitude of the water contact angle of the joint surface. For example, when the water contact angle of the joint surface is 50 ° or less, sufficient hydroxyl groups are formed on the joint surface, and it can be considered that the reactivity with the silicone material is high. In this specification, the value measured according to JIS R3257: 1999 is employ | adopted as a water contact angle.
除去工程および本工程を終えた後の接合面には、離型剤などの残留物と考えられる炭化物膜はほとんど存在しない。一方で、本工程の後、大気中に浮遊する有機物が少量付着するものの、接合面から2〜5nm程度の深さに含有される炭素量は、炭化物膜が存在する未処理のものと比較して少なくなる。例えば、本工程を終えた後の接合面をX線光電子分光法(XPS)により分析した場合、C原子の数は、Al、O、Cの合計原子数を100%とした場合の5%以上30%以下であることが望ましい。 There is almost no carbide film that is considered to be a residue such as a release agent on the bonding surface after the removal step and the main step. On the other hand, although a small amount of organic matter floating in the atmosphere adheres after this step, the amount of carbon contained at a depth of about 2 to 5 nm from the bonding surface is compared with that of an untreated one in which a carbide film exists. Less. For example, when the bonding surface after this step is analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the number of C atoms is 5% or more when the total number of Al, O, and C atoms is 100%. It is desirable that it is 30% or less.
[複合化工程]
本工程は、水酸基が付与されたアルミダイカスト部材の接合面にシリコーン材料を一体成形する工程である。
[Composite process]
This step is a step of integrally molding a silicone material on the joint surface of the aluminum die cast member to which a hydroxyl group has been imparted.
シリコーン材料は、上述したオルガノポリシロキサン、架橋剤、接着成分を含む組成物である。本工程は、例えばインサート成形により行えばよい。すなわち、除去工程および改質工程を終えたアルミダイカスト部材を成形型に配置し、液状のシリコーン材料をアルミダイカスト部材の接合面に接触するように成形型に注入し、所定の温度、圧力下でシリコーン材料を硬化させればよい。あるいは、除去工程および改質工程を終えたアルミダイカスト部材の接合面に、液状のシリコーン材料を塗布し、所定の温度、圧力下でシリコーン材料を硬化させてもよい。シリコーン材料は硬化してシリコーン部材となり、アルミダイカスト部材とシリコーン部材とが強固に接着された複合部材を得ることができる。 The silicone material is a composition containing the above-described organopolysiloxane, a crosslinking agent, and an adhesive component. This step may be performed by insert molding, for example. That is, the aluminum die-cast member that has undergone the removal process and the reforming process is placed in a mold, and a liquid silicone material is injected into the mold so as to be in contact with the joining surface of the aluminum die-cast member, under a predetermined temperature and pressure. The silicone material may be cured. Or you may apply | coat a liquid silicone material to the joint surface of the aluminum die-casting member which finished the removal process and the modification process, and may harden a silicone material under predetermined temperature and pressure. The silicone material is cured to form a silicone member, and a composite member in which the aluminum die cast member and the silicone member are firmly bonded can be obtained.
本工程は、先の改質工程の後に連続して行ってもよいが、改質工程を終えた後、数時間、数日などの時間が経過した後で行ってもよい。上述した通り、本発明の改質工程によると、接合面が充分に活性化されるため、生成した水酸基が時間が経過しても減少しにくく、シリコーン材料との反応性が高い状態を比較的長く維持することができる。したがって、本工程を連続して行わなくても、接合面の水酸基とシリコーン材料とを反応させて、強固な接着を実現することができる。高い接着性を確保するという観点から、本工程は、改質工程の後、1週間以内に行うことが望ましい。 This step may be performed continuously after the previous reforming step, or may be performed after a time such as several hours or several days has elapsed after the reforming step. As described above, according to the modification step of the present invention, since the bonding surface is sufficiently activated, the generated hydroxyl group is less likely to decrease over time, and the state of high reactivity with the silicone material is relatively high. Can be maintained for a long time. Therefore, even if this process is not performed continuously, the hydroxyl group on the bonding surface and the silicone material can be reacted to achieve strong adhesion. From the viewpoint of ensuring high adhesiveness, this step is preferably performed within one week after the modification step.
得られた複合部材におけるアルミダイカスト部材とシリコーン部材との接着性は、JIS K 6256−2:2013に規定される90°剥離試験を行って評価すればよい。例えば、当該剥離試験における剥離強さが4N/mm以上であれば、界面剥離ではなくシリコーン部材の凝集破壊になり、接着性は良好と判断することができる。 The adhesiveness between the aluminum die-cast member and the silicone member in the obtained composite member may be evaluated by performing a 90 ° peel test specified in JIS K 6256-2: 2013. For example, if the peel strength in the peel test is 4 N / mm or more, it is not interfacial peel but cohesive failure of the silicone member, and it can be determined that the adhesion is good.
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
<試験片の製造>
[実施例1]
(1)次のようにしてシリコーン材料を調製した。液状シリコーンゴム(ビニル基含有ジメチルポリシロキサン:Gelest社製、「DMS−V35」)の100質量部に、接着成分としてp−スチリルトリメトキシシラン(信越化学工業社製)を1質量部加えて、プラネタリーミキサーにて30分間混合した。この混合物に、ヒドロシリル架橋剤(ヒドロシリル基含有ジメチルポリシロキサン:Gelest社製、「HMS−151」)を4質量部加えてさらに30分間混合した後、減圧脱泡して、液状のシリコーン材料を調製した。
<Manufacture of test pieces>
[Example 1]
(1) A silicone material was prepared as follows. 1 part by mass of p-styryltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as an adhesive component was added to 100 parts by mass of a liquid silicone rubber (vinyl group-containing dimethylpolysiloxane: made by Gelest, “DMS-V35”). Mix for 30 minutes with a planetary mixer. To this mixture, 4 parts by mass of a hydrosilyl cross-linking agent (hydrosilyl group-containing dimethylpolysiloxane: “HMS-151” manufactured by Gelest Co., Ltd.) was added and mixed for another 30 minutes, followed by degassing under reduced pressure to prepare a liquid silicone material. did.
(2)Al−Si−Cu系合金のADC12をダイカストして製造した長方形の板状部材(アルミダイカスト部材)を準備した。板状部材の大きさは、長辺60mm、短辺45mm、厚さ1.5mmである。この板状部材の一面全体を、次のようにしてマイクロ波プラズマ処理した。まず、板状部材を真空容器内に配置して、真空容器内を0.5Pa以下の減圧状態にした。次に、真空容器内に酸素ガスを供給し、圧力10Paの酸素ガス雰囲気を形成した。この状態で、周波数2.45GHz、出力電力2kWにてマイクロ波プラズマを発生させて、板状部材の一面全体に10秒間照射した。このようにして、板状部材の一面に存在していた炭化物膜を除去すると共に、当該一面を活性化することで、表面に水酸基を生成した。実施例1においては、除去工程および改質工程におけるプラズマ照射を、同一の容器内、かつ同一のガス雰囲気にて連続して行った。 (2) A rectangular plate-shaped member (aluminum die-cast member) manufactured by die-casting the ADC12 of an Al—Si—Cu-based alloy was prepared. The plate-like member has a long side of 60 mm, a short side of 45 mm, and a thickness of 1.5 mm. The entire surface of the plate member was subjected to microwave plasma treatment as follows. First, the plate-like member was placed in a vacuum vessel, and the inside of the vacuum vessel was brought to a reduced pressure state of 0.5 Pa or less. Next, oxygen gas was supplied into the vacuum vessel to form an oxygen gas atmosphere having a pressure of 10 Pa. In this state, microwave plasma was generated at a frequency of 2.45 GHz and an output power of 2 kW, and the entire surface of the plate member was irradiated for 10 seconds. Thus, while removing the carbide | carbonized_material film which existed on the one surface of the plate-shaped member, the said surface was activated, and the hydroxyl group was produced | generated on the surface. In Example 1, plasma irradiation in the removal step and the modification step was continuously performed in the same container and in the same gas atmosphere.
後述するように、改質工程直後と、それから所定の時間が経過するごとに、マイクロ波プラズマ処理した一面の水接触角を測定した。改質工程直後には、同面のXPS分析も行った。そして、測定が終了した板状部材を複合化工程に供した。複合化工程においては、板状部材を成形型に配置し、調製したシリコーン材料を温度140℃、射出圧力0.3MPaで射出成形した。このようにして、板状部材の一面の一部にシリコーン部材が加硫接着された試験片を製造した。シリコーン部材が接着された板状部材の一面の一部は、本発明における接合面の概念に含まれる。製造した試験片は、本発明における複合部材の概念に含まれる。図1に、製造した試験片の平面図を示す。 As will be described later, the water contact angle of one surface subjected to microwave plasma treatment was measured immediately after the reforming step and every time a predetermined time passed. Immediately after the reforming step, the same XPS analysis was also performed. And the plate-shaped member which completed the measurement was used for the compounding step. In the compounding step, the plate-like member was placed in a mold, and the prepared silicone material was injection molded at a temperature of 140 ° C. and an injection pressure of 0.3 MPa. Thus, the test piece by which the silicone member was vulcanized-bonded to a part of one surface of the plate-shaped member was manufactured. A part of one surface of the plate-like member to which the silicone member is bonded is included in the concept of the bonding surface in the present invention. The manufactured test piece is included in the concept of the composite member in the present invention. In FIG. 1, the top view of the manufactured test piece is shown.
図1に示すように、試験片1は、板状部材10とシリコーン部材11とからなる。シリコーン部材11は、短冊状を呈している。シリコーン部材11の大きさは、長辺90mm、短辺25mm、厚さ6mmである。シリコーン部材11の左端部分が、板状部材10の一面(上面)100の一部(25mm×25mm領域。図1中、点線ハッチングで示す。)に重なり接着されている。
As shown in FIG. 1, the test piece 1 includes a plate-
[実施例2]
実施例1と同じ板状部材の一面全体を、マイクロ波プラズマ処理に代えてRFプラズマ処理した以外は、実施例1と同じようにして試験片を製造した。RFプラズマ処理は次のようにして行った。まず、板状部材を真空容器内に配置して、真空容器内を0.5Pa以下の減圧状態にした。次に、真空容器内に酸素ガスを供給し、圧力100Paの酸素ガス雰囲気を形成した。この状態で、周波数13.56MHz、出力電力1kWにてRFプラズマを発生させて、板状部材の一面全体に60秒間照射した。実施例2においても、除去工程および改質工程におけるプラズマ照射を、同一の容器内、かつ同一のガス雰囲気にて連続して行った。
[Example 2]
A test piece was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the entire surface of the same plate-like member as in Example 1 was subjected to RF plasma treatment instead of microwave plasma treatment. The RF plasma treatment was performed as follows. First, the plate-like member was placed in a vacuum vessel, and the inside of the vacuum vessel was brought to a reduced pressure state of 0.5 Pa or less. Next, oxygen gas was supplied into the vacuum vessel to form an oxygen gas atmosphere having a pressure of 100 Pa. In this state, RF plasma was generated at a frequency of 13.56 MHz and an output power of 1 kW, and the entire surface of the plate member was irradiated for 60 seconds. Also in Example 2, plasma irradiation in the removal step and the modification step was continuously performed in the same container and in the same gas atmosphere.
[実施例3]
実施例1と同じ板状部材の一面全体を、真空マイクロ波プラズマ処理に代えて大気圧DCパルスプラズマ処理した以外は、実施例1と同じようにして試験片を製造した。大気圧プラズマ処理には、富士機械製造(株)製の大気圧プラズマ処理ユニット「タフプラズマ FPE20 タイプII」と、上記処理ユニットに対向する位置に配置される基板保持用のステージと、を備えた大気圧プラズマ装置を使用した。大気圧プラズマ処理は次のようにして行った。大気圧(約1.013×105Pa)下のステージ上に板状部材を設置すると共に、窒素と空気とを体積比率100:0.6で混合したガスを、処理ユニットに流量30L/分で導入し、所定の電力を投入することにより、大気圧プラズマを生成した。生成した大気圧プラズマは、処理ユニット内に設けられたプラズマ噴射口を通じて、処理ヘッドより板状部材に向けて照射される。プラズマ噴射口と板状部材との距離を5mmとし、ステージを速度10mm/秒で板状部材の短辺方向に動かしながら、プラズマを板状部材の一面全体に照射した。実施例3においては、除去工程および改質工程におけるプラズマ照射を、同一のガス雰囲気にて連続して行った。
[Example 3]
A test piece was produced in the same manner as in Example 1 except that the entire surface of the same plate-like member as in Example 1 was subjected to atmospheric pressure DC pulse plasma treatment instead of vacuum microwave plasma treatment. The atmospheric pressure plasma treatment was equipped with an atmospheric pressure plasma treatment unit “Tough Plasma FPE20 Type II” manufactured by Fuji Machine Manufacturing Co., Ltd., and a stage for holding the substrate disposed at a position facing the treatment unit. An atmospheric pressure plasma apparatus was used. The atmospheric pressure plasma treatment was performed as follows. A plate-like member is installed on a stage under atmospheric pressure (about 1.013 × 10 5 Pa), and a gas in which nitrogen and air are mixed at a volume ratio of 100: 0.6 is supplied to the processing unit at a flow rate of 30 L / min. Atmospheric pressure plasma was generated by introducing a predetermined electric power. The generated atmospheric pressure plasma is irradiated from the processing head toward the plate-like member through a plasma injection port provided in the processing unit. The distance between the plasma injection port and the plate member was 5 mm, and the entire surface of the plate member was irradiated with the stage moving at a speed of 10 mm / second in the short side direction of the plate member. In Example 3, plasma irradiation in the removal step and the modification step was continuously performed in the same gas atmosphere.
[比較例1]
実施例1と同じ板状部材の一面全体をプラズマ処理しない以外は、実施例1と同じようにして試験片を製造した。すなわち、ダイカストされたままの板状部材に、シリコーン材料を射出成形した。
[Comparative Example 1]
A test piece was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the entire surface of the same plate-like member as in Example 1 was not subjected to plasma treatment. That is, a silicone material was injection-molded on a plate-like member that was die-cast.
[比較例2]
実施例1と同じ板状部材の一面全体を、プラズマ処理に代えてブラスト処理した以外は、実施例1と同じようにして試験片を製造した。ブラスト処理は、次のようにして行った。まず、(株)不二製作所製のガラスビーズ(FGB−320)を投射材として用い、約0.3MPaの圧力で板状部材に1分間投射した。次に、純水洗浄を30秒間、エタノール洗浄を10秒間実施し、エアブローにて乾燥させた。
[Comparative Example 2]
A test piece was produced in the same manner as in Example 1 except that the entire surface of the same plate-like member as in Example 1 was subjected to blasting instead of plasma treatment. The blasting process was performed as follows. First, glass beads (FGB-320) manufactured by Fuji Seisakusho Co., Ltd. were used as a projecting material, and projected onto a plate-like member at a pressure of about 0.3 MPa for 1 minute. Next, pure water cleaning was performed for 30 seconds, ethanol cleaning was performed for 10 seconds, and dried by air blow.
比較例2の試験片についても、後述するように、ブラスト処理直後と、それから所定の時間が経過するごとに、ブラスト処理した一面の水接触角を測定した。ブラスト処理直後には、同面のXPS分析も行った。そして、測定が終了した板状部材にシリコーン材料を射出成形した。 For the test piece of Comparative Example 2, as described later, the water contact angle of one surface subjected to the blast treatment was measured immediately after the blast treatment and every time a predetermined time passed. Immediately after the blast treatment, the same surface XPS analysis was also performed. And the silicone material was injection-molded to the plate-shaped member which completed the measurement.
<水接触角の測定>
実施例1〜3の試験片について、プラズマ処理後(改質工程後、複合化工程前)の一面の水接触角を測定した。比較例1の試験片については、未処理状態の一面の水接触角を測定した。比較例2の試験片については、ブラスト処理後の一面の水接触角を測定した。水接触角の測定は、比較例1の試験片を除いて、処理直後、1時間後、1日後、7日後の四回行った。水接触角は、JIS R3257:1999に準じて測定した。すなわち、板状部材の一面に液量2μlの水を滴下して、当該一面に水が接触してから1分以内の水接触角を測定した。
<Measurement of water contact angle>
About the test piece of Examples 1-3, the water contact angle of the one surface after plasma processing (after a modification process and before a composite process) was measured. For the test piece of Comparative Example 1, the water contact angle on one surface of the untreated state was measured. For the test piece of Comparative Example 2, the water contact angle on one side after blasting was measured. The water contact angle was measured four times immediately after treatment, 1 hour later, 1 day later, and 7 days later, except for the test piece of Comparative Example 1. The water contact angle was measured according to JIS R3257: 1999. That is, 2 μl of water was dropped onto one surface of the plate-like member, and the water contact angle within 1 minute after the water contacted the one surface was measured.
<X線光電子分光法(XPS)による分析>
実施例1、3の試験片について、プラズマ処理直後(改質工程直後)の一面をXPS分析し、表面に存在するC原子、O原子、Al原子の割合を調べた。比較例1の試験片については未処理状態の一面を、比較例2の試験片についてはブラスト処理直後の一面を、各々XPS分析して、表面に存在するC原子、O原子、Al原子の割合を調べた。
<Analysis by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)>
For the test pieces of Examples 1 and 3, XPS analysis was performed on one surface immediately after the plasma treatment (immediately after the reforming step), and the ratio of C atoms, O atoms, and Al atoms present on the surface was examined. The ratio of C atoms, O atoms, and Al atoms present on the surface was analyzed by XPS analysis for one side of the untreated state for the test piece of Comparative Example 1 and one side immediately after the blast treatment for the test piece of Comparative Example 2. I investigated.
<接着性の評価>
実施例1〜3および比較例1、2の各試験片について、JIS K 6256−2:2013に規定される90°剥離試験を行い、板状部材に対するシリコーン部材の接着性を評価した。90°剥離試験の結果、剥離強さが4N/mm以上で凝集破壊している場合を接着性良好(後出の表1、表2において〇印で示す)、剥離強さが4N/mm未満、または界面剥離した場合を接着性不良(同表1、表2において×印で示す)とした。
<Evaluation of adhesiveness>
About each test piece of Examples 1-3 and Comparative Examples 1 and 2, the 90 degree peeling test prescribed | regulated to JISK6256-2: 2013 was done, and the adhesiveness of the silicone member with respect to a plate-shaped member was evaluated. As a result of the 90 ° peel test, the adhesive strength is good when the peel strength is 4 N / mm or more (indicated by a circle in Tables 1 and 2 below), and the peel strength is less than 4 N / mm Or the case of interfacial peeling was defined as poor adhesion (indicated by x in Tables 1 and 2).
<評価結果>
表1に、各試験片における水接触角と接着性の評価結果を示す。表2に、各試験片におけるXPS分析の結果を示す。表2においては、処理直後にシリコーン材料を一体成形した場合の接着性の評価結果も併せて示す。
Table 1 shows the evaluation results of the water contact angle and adhesiveness of each test piece. Table 2 shows the results of XPS analysis for each test piece. Table 2 also shows the evaluation results of adhesiveness when the silicone material is integrally formed immediately after the treatment.
表1に示すように、アルミダイカスト部材におけるシリコーン部材との接合面をプラズマ処理した実施例1〜3の試験片においては、処理直後の水接触角は10°未満と小さく、接着性も良好であった。水接触角が小さいほど親水性が高いことを示しており、表面における水酸基の量が多いことが推測される。親水性が高い実施例1〜3の試験片のうち、プラズマ処理直後にシリコーン材料を一体成形したものについては、90°剥離試験において、シリコーン部材は界面剥離をせず凝集破壊した。これに対して、未処理の比較例1の試験片においては、水接触角は80°と大きく、接着性は不良であった。比較例1の試験片を90°剥離試験したところ、シリコーン部材は界面剥離した。また、ブラスト処理した比較例2の試験片においては、処理直後の水接触角は20°と小さいものの、接着性は不良であった。比較例2の試験片の場合、ブラスト処理直後にシリコーン材料を一体成形しても、90°剥離試験において、シリコーン部材は界面剥離した。これは、ガラスビーズの投射により表面が荒れるため水接触角は小さくなるが、ガラスビーズそのものに微量付着した有機物や、洗浄液に含まれる微量の有機物が直接接触することなどにより表面が汚染されやすいため、仮にガラスビーズ投射直後に水酸基が生成したとしてもその量は少なく直ちに消滅してしまうためと考えられる。このことは、ブラスト処理から1時間後に水接触角が80°にまで大きくなることからも明らかである。 As shown in Table 1, in the test pieces of Examples 1 to 3 in which the joint surface of the aluminum die cast member with the silicone member was plasma-treated, the water contact angle immediately after the treatment was as small as less than 10 °, and the adhesiveness was also good. there were. It shows that hydrophilicity is so high that a water contact angle is small, and it is guessed that there is much quantity of the hydroxyl group in the surface. Among the test pieces of Examples 1 to 3 having high hydrophilicity, those in which the silicone material was integrally formed immediately after the plasma treatment were subjected to cohesive failure without causing interfacial peeling in the 90 ° peel test. On the other hand, in the untreated test piece of Comparative Example 1, the water contact angle was as large as 80 °, and the adhesiveness was poor. When the test piece of Comparative Example 1 was subjected to a 90 ° peel test, the silicone member was peeled off at the interface. Moreover, in the test piece of Comparative Example 2 subjected to the blast treatment, the water contact angle immediately after the treatment was as small as 20 °, but the adhesiveness was poor. In the case of the test piece of Comparative Example 2, even when the silicone material was integrally formed immediately after the blast treatment, the silicone member was interfacially peeled in the 90 ° peel test. This is because the water contact angle is reduced because the surface is roughened by the projection of the glass beads, but the surface is likely to be contaminated by organic substances adhering to the glass beads themselves or trace amounts of organic substances contained in the cleaning liquid. Even if a hydroxyl group is generated immediately after the glass beads are projected, the amount thereof is small and is considered to disappear immediately. This is also clear from the fact that the water contact angle increases to 80 ° after 1 hour from the blast treatment.
表2に示すように、処理直後の一面(接合面)のXPS分析によると、プラズマ処理した実施例1、3の試験片においては、C原子の割合は30%以下であったのに対して、未処理の比較例1の試験片、およびブラスト処理した比較例2の試験片においては、C原子の割合は50%を超えていた。この結果より、プラズマ処理を施すことにより、接合面に存在していた炭化物膜は除去されたことがわかる。なお、比較例2の試験片においても、ブラスト処理により炭化物膜は除去されると考えられるが、C原子の割合は59%と大きかった。これは、処理中および処理後に有機物が付着したためと考えられる。 As shown in Table 2, according to XPS analysis of one surface (joint surface) immediately after the treatment, in the test pieces of Examples 1 and 3 subjected to plasma treatment, the proportion of C atoms was 30% or less. In the untreated specimen of Comparative Example 1 and the blasted specimen of Comparative Example 2, the proportion of C atoms exceeded 50%. From this result, it can be understood that the carbide film existing on the bonding surface was removed by performing the plasma treatment. In the test piece of Comparative Example 2, it is considered that the carbide film is removed by the blasting process, but the proportion of C atoms was as large as 59%. This is presumably because organic substances adhered during and after the treatment.
以上より、アルミダイカスト部材の接合面にプラズマを照射すると、炭化物膜が除去され、表面が活性化されることにより、接合面に多くの水酸基を生成させることができ、接着性が向上することが確認された。 From the above, when plasma is applied to the bonding surface of the aluminum die-cast member, the carbide film is removed and the surface is activated, so that a large number of hydroxyl groups can be generated on the bonding surface, thereby improving the adhesion. confirmed.
一方、表1に戻ると、プラズマ処理の種類により、水接触角の経時変化に違いが見られた。真空下でマイクロ波プラズマ処理を施した実施例1の試験片においては、処理から7日経過後であっても、水接触角は50°以下であり、良好な接着性を維持していた。これに対して、RFプラズマ処理、大気圧プラズマ処理を施した実施例2、3の試験片については、水接触角が、処理から1時間経過後には50°になり、さらに1日経過後には80°になった。これに伴い、1日経過後にシリコーン材料を一体成形したものについては、接着性が不良になった。以上より、プラズマ処理のなかでも真空下でのマイクロ波プラズマ処理によると、プラズマ密度が大きく改質効果が高いため、水酸基をより多く生成することができ、かつそれを持続できる時間も長いことが確認された。また、真空下でのマイクロ波プラズマ処理によると、他のプラズマ処理と比較して処理時間も短くて済んだ。 On the other hand, returning to Table 1, there was a difference in the change with time of the water contact angle depending on the type of plasma treatment. In the test piece of Example 1 subjected to microwave plasma treatment under vacuum, the water contact angle was 50 ° or less even after 7 days from the treatment, and good adhesiveness was maintained. On the other hand, for the test pieces of Examples 2 and 3 subjected to the RF plasma treatment and the atmospheric pressure plasma treatment, the water contact angle becomes 50 ° after 1 hour from the treatment, and after one day has passed. It became 80 °. In connection with this, about what formed the silicone material integrally after 1-day progress, adhesiveness became inferior. As described above, the microwave plasma treatment under vacuum among the plasma treatments has a high plasma density and a high reforming effect, so that more hydroxyl groups can be generated and the duration for which it can be sustained is long. confirmed. Further, according to the microwave plasma treatment under vacuum, the treatment time is short compared with other plasma treatments.
本発明の複合部材の製造方法は、車両に搭載されるエンジンコントロールユニットなどの電子制御装置、小型携帯端末機器の電子機器などに用いられる様々な複合部材の製造方法として有用である。 The method for producing a composite member of the present invention is useful as a method for producing various composite members used for electronic control devices such as an engine control unit mounted on a vehicle, electronic devices for small portable terminal devices, and the like.
1:試験片、10:板状部材(アルミダイカスト部材)、11:シリコーン部材、100:板状部材の一面。 1: Test piece, 10: Plate member (aluminum die-cast member), 11: Silicone member, 100: One surface of plate member.
Claims (10)
該アルミダイカスト部材における該シリコーン部材との接合面にプラズマを照射して、該接合面に存在していた炭化物膜を除去する除去工程と、
炭化物膜が除去された該接合面にプラズマを照射して、該接合面に水酸基を付与する改質工程と、
水酸基が付与された該接合面にシリコーン材料を一体成形する複合化工程と、
を有する複合部材の製造方法。 A method for producing a composite member in which an aluminum die cast member and a silicone member are combined,
A removal step of irradiating plasma on the joint surface of the aluminum die cast member with the silicone member to remove the carbide film present on the joint surface;
A modification step of irradiating the bonding surface from which the carbide film has been removed with plasma to impart a hydroxyl group to the bonding surface;
A compounding step in which a silicone material is integrally formed on the bonding surface to which a hydroxyl group is imparted;
The manufacturing method of the composite member which has this.
該混合ガスからなる場合の該酸素ガスの含有割合は、該混合ガス全体の圧力または体積を100%とした場合の30%以上である請求項8に記載の複合部材の製造方法。 The gas atmosphere containing oxygen consists only of oxygen gas, or consists of a mixed gas of one or more gases selected from rare gas and nitrogen gas and oxygen gas,
The method for producing a composite member according to claim 8, wherein the content ratio of the oxygen gas in the case of the mixed gas is 30% or more when the pressure or volume of the entire mixed gas is 100%.
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