JPH02172575A - 金属部材の樹脂被覆方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２機械部品などの金属部材、特に凹部を有する
金属部材に、充填材を多量に含んだ樹脂を被覆する方法
に関する。

〔従来の技術〕

金属部材への樹脂被覆は、昨今１機械部品等を中心に、
単なる装飾、防食の範喝を越えて、摺動性向上摩耗防止
、非粘着などをはじめとする幅広い適用を見ており、そ
れに従い金属部材の被覆面形状も凹凸を有する複雑なも
のが見られる０例えば、第１図に示すルーツプロワ−の
ローター１に対して、その外周面２及び端面３にフッ素
系樹脂被覆が行われている。このような金属部材に対す
る樹脂被覆は、樹脂粉体を利用した静１ｉ塗装法及び流
動浸漬法、金型内に金属部材を装着しそこに溶融樹脂を
供給する射出成形法などによって行われている。これら
の方法はいずれも、金属部材に樹脂を熱融着被覆し５そ
の溶融樹脂を冷却固化することによって金属部材に接着
した樹脂層を形成するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

最近、このような樹脂被覆の物性を改善するため。

樹脂中に各種の充填材を充填することが行われている。

ところが、充填材の充填量が増加すると、ローターｌの
外周面２のように凹部を有する金属部材に樹脂被覆を形
成した際、凹部の樹脂層が金属部材表面から！Ｆ、Ｉｌ
離し、浮き上がることがあるという問題が生じた。この
樹脂層の浮き上がりは、充填材の充填量が１０％を越え
ると顕著になってくる。

凹部における樹脂層の剥離の原因は次のように考えられ
る。以下、ローターを例にとって説明する。第２図に示
すように、ローター１の外周面２に樹脂が熱融着被覆さ
れ、その溶融樹脂が冷却固化して被覆樹脂層４を形成す
る。一般に樹脂層４は、基体金属に比べて熱膨張係数が
はるかに大きいため、樹脂層４の冷却過程で収縮しよう
とし、樹脂層４内に引張り残留応力が発生する。従って
、ローター外周面２の凹部表面２Ａ上の樹脂層４Ａには
、矢印Ａで示す引張り力が作用し。

樹脂層４Ａを凹部表面２人から浮き上がらせようとする
。一般に、充填材の充填量が多いほどヤング率が上がり
、樹脂層４に生じる残留応力は大きくなっている。

このため、充填材の充填量が多い場合には、凹部２Ａ上
の樹脂層４Ａを浮き上がらせる力が大きくなり、これが
樹脂層とローター表面との接着力よりも太き（なって樹
脂層４Ａをローターの凹部表面２Ａから剥離させてしま
う、この現象は、静電塗装法、流動浸漬法射出成形法の
いずれにも共通するところであるが、熱融着後の急速な
冷却が必然であるところの射出成形に於いて特に顕著と
なるものである。なお、樹脂層４が冷却固化する際の残
留応力はローター外周面の凸部表面２Ｂ上の樹脂層４Ｂ
にも当然作用するが、この応力は矢印Ｂのように作用し
、樹脂層４Ｂを凸部表面２Ｂに押付けるので、この部分
での剥離はほとんど生じない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、金属部
材の凹部に対しても、充填材の充填量の多い樹脂を良好
に接着させることの可能な樹脂被覆方法を堤供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成すべくなされた本願第一の発明は。

凹部を有する金属部材の表面に、充填材を多量に充填し
た樹脂を熱融着被覆し、溶融状態の被覆樹脂を凹部の金
属部材側から先に冷却固化させることを特徴とする金属
部材の樹脂被覆方法を要旨とする。

本願第一の発明において樹脂被覆をすべき金属部材の材
質は任意であるが、−船釣には炭素鋼１合金鋼。

アルミニウム、アルミニウム合金が多用されている。

樹脂の種類も、熱可塑性であること以外は限定しないが
１機械部品などに多用されるのは、エチレン−４フン化
工チレン共重合体、ＰＦＡなどのフッ素樹脂。

ポリアセタール樹脂、各種ナイロンなどの比較的硬質の
ものである。これらの樹脂中に充填される充填材として
は、カーボン、グラファイト、ガラス、シリカ。

タルク等の粉末、短繊維、フレークなどであり、充填量
としては１通常１５〜２５体積％程度である。

金属部材の表面には必要に応じ、樹脂を熱融着被覆する
前に、洗浄、脱脂、ブラスト加工等の前処理を行う、ま
た、自己接着性を有しない樹脂を使用する場合には、金
属部材の表面に接着ブライマーを施し、ておく。

金属部材表面に樹脂を熱融着被覆する方法としては。

静！塗装法、流動浸漬法、射出成形法等を例示できるが
１本発明はこれに限らず、対象物の表面に樹脂系被覆材
を接触させてこれを溶融し接着させる方法を全て含むも
のであり、この際の溶融は金属部材の予熱によっても、
被覆材適用後の加熱であっても２或いは両者の併用であ
ってもよい、ここで、加熱手段も誘導加熱を含めて任意
であることは言うまでもない。

溶融状態の被覆樹脂を凹部の金属部材側から先に冷却固
化させる方法としては、金属部材の凹部の裏側に空気、
水等の冷却媒体を通すための冷却空洞を形成しておき、
この冷却空洞に冷却媒体を通す方法を採用し得る。

〔作用〕

上記構成になる本願第一の発明に於いては５金属部材の
凹部の樹脂層が金属部材側から冷却固化されるため、固
化した樹脂部分は周縁を何等拘束されておらず従って、
収縮応力が生じることがなく、＆１実に金属部材に接着
する。その後、他の部位の樹脂層が冷却固化され、その
際収縮応力が発生して先に冷却固化した凹部の金属部材
側の樹脂部分を金属部材から剥がす方向に引っ張るが、
この部分の樹脂は既に金属部材に強固に接着しているた
め、この部分が金属部材から剥離することはない、また
、凸部の樹脂層にも収縮応力が生じるが、この応力は樹
脂層を金属部材に押付ける方向に作用しているので、樹
脂層が金属部材から剥がれることはない、かくして、確
実に接着した樹脂層が得られる。

〔課題を解決するための手段〕

また、上記目的を達成すべくなされた本願第二の発明は
、凹部を有する金属部材の表面に、充填材を多量に充填
した樹脂を熱融着被覆するに際し、充填材を実質的に含
有しない同質の樹脂を、前記金属部材表面にあらかじめ
熱融着被覆して第１Ｉを形成し、この上に充填材を多量
に充填した樹脂を所定被覆厚が得られるよう熱融着被覆
して第２層を形成することを特徴とする金属部材の樹脂
被覆方法を要旨とする。

本願第二の発明に使用する。被覆対象の金属部材。

被覆樹脂、充填材等の材料も上記した第一の発明と同様
である。また、第１層を被覆する前に、金属部材表面に
、必要に応じ、洗浄、脱脂、プラスト加工等の前処理を
行い、また、自己接着性を有しない樹脂を使用する場合
には、金属部材の表面に接着プライマーを施しておく。

金属部材表面に第１層を熱融着被覆する方法、及びその
上に第２層を熱融着被覆する方法も、上記第一の発明に
おける熱融着方法と同様に、静′ｒ！１塗装法、流動浸
漬法、射出成形法、その他の、対象物の表面に樹脂系被
覆材を接触させてこれを溶融し接着させる方法を全て含
むものであり、この際の溶融は金属部材の予熱によって
も、被覆材適用後の加熱であっても、或いは両者の併用
であってもよい、ここで、加熱手段も誘導加熱を含めて
任意であることは言うまでもない、また。

第１層と第２層の熱融着被覆方法は同じものでも、異な
るものでもよい。

第１層を形成する樹脂は第２層の樹脂と同質のものであ
るが、この樹脂中には充填材を実質的に充填しない、こ
こで、実質的に充填しないとは、全く充填材を充填しな
いか、或いは冷却時に大きい残留応力を発生しない程度
の充填材しか充填しないことを意味する。

樹脂への充填材充填量は、１０体積％以下であれば。

前述の残留応力は小さく、実質的に充填材を含まないも
のと見なすことができる。

第２層を形成する樹脂中には、被覆層に所望の物性を与
えることができるように、適量の充填材を充填している
。充填材充填量は１通常１５〜２５体積％程度である。

第１層目と第２Ｎ目の施工の間に、或いは第２層被覆の
施工後必要に応じて加熱を行い、樹脂被覆層を再溶融し
て被覆層の緻密化１表面平滑化を図ることも可能である
。

〔作用〕

上記構成になる本願第二の発明に於いては、第１層目の
樹脂材は充填材が少なく、ヤング率が小であるため、冷
却収縮による体積減少は大であっても１発生応力は小さ
い。このため第１層被覆は凹部を含めて良好に金属部材
に接着したものとなる０次に、第２層目を被覆した際、
第２層目には充填材が多量に充填されているため、大き
な応力を発生するが、第１層と第２層とは同質の樹脂で
あるので５両者は強固に接着している。そして１問題と
なる凹部に於いては、第２層の応力が軟質の第１層被覆
で緩和された上で金属被覆界面に作用するため、接着障
害をもたらさない、がくしで。

凹部を有する金属部材に対し゛Ｃ凹部を含めて良好に接
着した樹脂層が形成される。

ここで第１層被覆の厚さとしては、少なくとも金属部材
を被覆しうるように、Ｒ，□値で示される研掃粗度と同
等以上が必要である。これ以下では、第１層を形成する
被覆材が下地の全面に行きわたらず、第２層の接着性が
改善されない、また、第１層で第２層の応力を緩和させ
るためには、第１１１の厚みとして、０．１ａｍ以上と
することが好ましい、一方、この第１層の厚みが０．５
　ａｓを越えた場合は、気泡を生じ易く、又、第２層の
見掛は硬度の低下等を招く、従って、第１層の１”Ｊみ
は、０，１〜０．５Ｍが好ましい。

なお、上記第一の発明及び第二の発明は、共に凹部表面
に対して良好に接着した樹脂被覆を行うことができるも
のであり２両発明を併用することも無油差し支えないが
、多くの場合その必要はなく、状況に応じて容易な方を
選定すればよい。

〔天施例〕

以下１本発明の詳細な説明する。

実施Ｎ１ 本実施例は本願第一の発明を第１図のローターに対して
適用したものである。このローター１は、自動車エンジ
ンスーパーチャージャーに使用するに好適なルーツブロ
ワ−のローターであり、凹凸を有する外周面２と平坦な
端面３と、中央の軸穴５とその両側に設けられた貫通穴
６とを有しており、外周面２及び端面３が樹脂被覆すべ
き面である。ローターｌはアルミニウム合金で作られて
いる。

このローター１の外周面２及び端面３をアルミナ研掃材
にてプラストした後、脱脂洗浄、水洗、乾燥を行う６次
に、軸穴５及び貫通穴６にマスキング部材を装入してマ
スキングした後、ローターｌを、誘導加熱。

電気炉等によって、エチレン−４フン化工チレン共重合
体の溶融温度（約２６５℃）よりやや高い３３０℃に加
熱する。

次いで、炭素繊維（繊維長０．２ｎ、太さ１０μｍ）を
２０体積％で充填したエチレン−４フツ化エチレン共重
合体の粉体を満たした流動槽に５加熱したローター１を
装入し、その表面に樹脂を熱融着させる。約０．６鶴の
樹脂が熱融着した後、そのローター１を槽外に取り出し
、軸穴５のマスキング部材を取り外し、軸穴５内に冷却
空気を吹き込むことにより、外周面２の凹部２Ａを、ロ
ーター内側から冷却する。これによって、溶融状態の樹
脂層が凹部の内側から冷却固化し。

この部分のローター外周面に接着する。その後、ロータ
ー全体を放冷することにより、他の部分の樹脂層が冷却
固化し９　ローター表面に接着する０以上の操作により
、ローター１の外周面２及び端面３に良好に接着した樹
脂層（厚み約０．６ｍｍ）を形成することができた。

実施例■ 本実施例は本願第二の発明を第１図のローターに対して
適用したものである。

ローター１に上記実施例ｆと同様の前処理を施し。

且つ約３００℃に加熱する０次いで、そのローター１を
９充填材を入れていないエチレン−４フツ化エチレン共
重合体粉体を満たした流動槽に装入し、その表面に樹脂
を融着させる。約０．２鶴の樹脂が熱融着した後。

そのローター１を槽外に取り出し、放冷することにより
１樹脂層を冷却固化する。

次に、そのローター１を射出成形機の金型内に装着し、
炭素繊維（繊維長０．：＞ｎ、太さ１０μｍ）を２０体
積％で充填したエチレン−４フン化工チレン共重合体を
溶融して前記型内に射出し、ローター表面の第１層の上
に第２層を形成する。樹脂の射出後、金型を冷却し、樹
脂を冷却、固化し、その後金型を開いてローターｌを取
り出す０以上の操作により、ローター１の外周面２及び
端面３に良好に接着した樹脂Ｉ！（厚み約１鶴）を形成
することができた。

〔発明の効果〕

以上のように１本願第一の発明、第二の発明とも。

凹部を有する金属部材に対して、充填材を多量に含む樹
脂層を四部における接着障害を住しることなく、被覆す
ることができ、接着の優れた被覆金属部材の製造を可能
ならしめるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は樹脂被覆を施すべき金属部材の１例であるロー
ターを示す斜視図、第２図はそのローターの凹部に形成
した樹脂層を拡大して示す断面図である。 ｉ−一ローター、２−・外周面、２Ａ−凹部表面、２８
−・凸部表面、３一端面、４・−・樹脂層、５−・軸穴
、６貫通穴。 第１図 ６−・・貫通穴 第２因 代理人　弁理士　乗　松　恭　三

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）凹部を有する金属部材の表面に、充填材を多量に
   充填した樹脂を熱融着被覆し、溶融状態の被覆樹脂を凹
   部の金属部材側から先に冷却固化させることを特徴とす
   る金属部材の樹脂被覆方法。
2. （２）凹部を有する金属部材の表面に、充填材を多量に
   充填した樹脂を熱融着被覆するに際し、充填材を実質的
   に含有しない同質の樹脂を、前記金属部材表面にあらか
   じめ熱融着被覆して第１層を形成し、この上に充填材を
   多量に充填した樹脂を所定被覆厚が得られるよう熱融着
   被覆して第２層を形成することを特徴とする金属部材の
   樹脂被覆方法。