JP2008105325A - 金属製成形品と樹脂板材との接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
金属製成形品に対して樹脂板をその端部において接合するに際し、その接合操作が比較的簡便であるとともに、接合部での強度をより大きくすることが可能であり、熱による変形、ひずみに対しても耐久性を向上させることができる、新しい接合構造を提供する。
【解決手段】
金属製成形品の裏面側での樹脂板材端部の接合構造であって、着座部１等の金属製成形品裏面の内側にインサート樹脂成形で形成された凹部５等の段部に、便座ベース２等の樹脂板材が載置され、二次成形樹脂７で一体化接合されているものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製の成形品に対して樹脂板材がその端部において接合される構造に関するものである。

従来より、各種の金属製成形品と樹脂とを一体的に接合して所定の構造を形成することが行われており、これらの接合では、たとえば接着剤を用いて接合や、溶融樹脂によるインサート成形等の手段による接合（たとえば特許文献１参照）が行われている。

これらの接合では、接合部での接合強度、その耐久性、さらには接合操作の簡便性等が考慮されており、通常では分離、分解されないように一体化されている。

このような従来の接合では、金属製成形品に対して樹脂板の端部のみを接合して所要の構造とすることも行われており、たとえば図４に例示したように、ステンレス、アルミニウム等の金属で成形された着座部１と樹脂製の裏板としての便座ベース２とをそれぞれの内周縁と外周縁で接合し、水等の侵入を阻止できる密閉された空洞部３を有する構造とした暖房便座（特許文献２−３）が提案されている。

しかしながら、図４の構造のような空洞部３を有する便座の場合には、着座時の負荷応力や、空洞部３内に暖房用熱源を配置した場合の熱による変形、ひずみ応力等に対する耐久性が、金属製成形品と樹脂板との接合部において大きな課題となる。接合部においては、着座時の繰り返される応力負荷や熱による変形、ひずみにより金属製の着座部１から樹脂製の便座ベース２が脱離して、便座としての強度や密閉性等の機能や暖房性能が失われてしまうことが懸念されるからである。
特開２００４−５０４８８号公報 特開２００５−１１０８３８号公報 特開２００５−１９２８９６号公報

本発明は、上記のとおりの背景から、暖房便座の上記例示に限られることなく、金属製成形品に対して樹脂板をその端部において接合するに際し、その接合操作が比較的簡便であるとともに、水等の侵入防止性が良好で、接合部での強度をより大きくすることが可能であり、熱による変形、ひずみに対しても耐久性を向上させることができる、新しい接合構造を提供することを課題としている。

本発明の接合構造は上記課題を解決するために以下のことを特徴としている。

第１：金属製成形品の裏面側での樹脂板材端部の接合構造であって、金属製成形品裏面の内側にインサート樹脂成形で形成された段部に、樹脂板材が載置されて樹脂二次成形で一体化接合されている。

第２：インサート樹脂成形で形成された段部は凹部とされており、樹脂板材に設けた突起が該凹部に挿入されて樹脂板材が載置され、樹脂二次成形で一体化接合されている。

第３：上記構造において、インサート樹脂成形で段部が形成されるインサート樹脂層にはガラス繊維が含有されている。

上記第１の発明の構造によれば、
１）金属製成形品の裏面内側に一次成形として射出によるインサート樹脂成形が行われており、その一体化による密着強度の向上が図られており、
２）インサート樹脂成形で樹脂層に形成された段部には樹脂板が載置されるので、段部での樹脂板端部の位置固定にともなう脱離防止効果が発揮され、接合部での負荷応力による脱離、分解が抑止されるとともに、二次成形のための位置決めも容易となり、
３）段部での樹脂の溶着による二次成形が行われているので、強度や水等の侵入防止性等の機能や、負荷応力、熱による変形、ひずみの吸収が可能で、耐久性に優れたものとなる、
との顕著な効果が実現される。そして、上記の一次成形、二次成形ともに簡便に実現可能とされる。

また、第２の発明によれば、上記の段部は凹部として形成され、この凹部に樹脂板材の突起が挿入された状態で樹脂板材が載置されることになり、上記１）２）３）の効果はより確実に顕著なものとなる。

特に、凹部への突起の挿入による抜け止め固定効果が極めて顕著なものとなる。

そして、第３の発明によれば、インサート樹脂層にはガラス繊維が含有されていることから、これによる補強効果は大きなものとなる。

以上のような効果は、前記図４のような、暖房便座の構造においても顕著なものとなる。

本発明の接合構造においては、一次成形としてのインサート樹脂成形、そして二次成形のための樹脂の種類やその組成、さらには樹脂板材の種類等が限定されることはない。射出成形としてのインサート樹脂成形、そして二次成形が可能とされる熱可塑性樹脂であって、本発明の構造の所定の性能や用途を考慮して選択することができる。たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂等のポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂やポリエチレンテレフタレート（ＰＥ）樹脂等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂等の各種のものから選択されてよい。これらの樹脂には、さらにはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の高強度繊維や、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、シリカ、タルク、ガラスビーズ、石英粉等無機質充填材等の補強、耐熱成分や、着色材、粘度調整剤、触媒等が適宜に配合されてよい。これらの配合成分については、配合によって、金属製成形品の素材金属の線膨張率に近づけるように樹脂層を形成することが望ましい。このため、たとえばアルミニウム金属の場合にガラス繊維を樹脂に配合する等のことが好適に考慮される
ガラス遷移の配合については、一般的に、長い方が熱等によるひずみを少くできるが、長すぎると樹脂の流れが悪くなり、インサート成形がしにくくなることから、繊維長さは５〜１５ｍｍの範囲程度とすることが好ましい。

また、ガラス繊維の含有量についても同様に多すぎる場合にはインサート成形がしにくくなることから、２０〜６０ｗｔ％の範囲程度とすることが好ましい。繊維径については、通常、樹脂に配合されるガラス繊維の範囲内にあればよい。

樹脂板材については、熱可塑性樹脂によるもの、あるいは熱硬化性樹脂によるもの等の各種であってよい。より好適には二次成形での溶着をより強固とする熱可塑性樹脂板であることが考慮される。金属製成形品も、その素材についてはステンレス、アルミニウム等の各種の金属、合金材、さらにはセラミックスや樹脂との複合材であってもよい。

本発明の接合構造では、たとえば、図４の場合と同様の便座を例として図１の要部断面図に示したように、着座部１としてのアルミニウム等の金属製成形品の裏面内側で射出によるインサート樹脂成形によってインサート樹脂層４が形成され、この樹脂層４においては段部としての凹部５が設けられている。そして、この凹部５には、便座ベース２としての樹脂板材の端部突起６が挿入され、二次成形によって凹部５には二次成形樹脂７が充填溶着により強固な接合が形成される。これによって、着座部１としての金属製成形品と便座ベース２としての樹脂板材とは一体化接合される。そして両者によって空洞部３が構成される。

この図１の構造を形成するための成形プロセスを例示したものが図２である。プロセスは以下のとおりである。

＜ａ＞着座部１としての金属製成形品、たとえば具体的にはアルミニウムの板金成形品の裏面内側の内周面に対し、たとえば長さ１１ｍｍのガラス繊維４０ｗｔ％含有のＰＰ樹脂をインサート樹脂成形し、溶着によってインサート樹脂層４、そして段部としての凹部を形成する。

インサート樹脂層４の金属製成形品裏面内側への密着強度を高めるために、必要であれば、射出インサート樹脂成形に先行して、金属製成形品の裏面内側を、アンモニア、ヒドラジン、ピリジン、あるいはアミン化合物等を用いての洗浄処理を行ってもよいし、さらには、ＰＰ樹脂と親和性の良い無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂等を主成分とする接着剤をあらかじめ塗布しておいてもよい。このような洗浄剤や接着剤は、金属、そして樹脂の種類や性質に応じて適宜に選択することができる。

インサート樹脂成形のための操作条件（金属温度、射出速度等）は従来技術を踏まえて好適に定めることができる。成形温度は、通常のＰＰ樹脂の場合のように、たとえば２５０℃〜２６０℃の範囲とする。

＜ｂ＞次いで、上記凹部５には、たとえば便座ベース２としてのＰＰ樹脂板材の端部突起６が挿入される。

凹部５や端部突起の大きさ、形状については、樹脂板材の端部突起６が挿入され、二次成形として樹脂充填されるものとして設定される。

より好適には、端部突起６の挿入のための位置決めが容易であって、抜け止めしにくい大きさ、形状であることが考慮される。本発明の構造では、端部突起６については凹部５への嵌合状態とする必要がないので、寸法誤差への許容度も大きい。

＜ｃ＞凹部５には、二次成形によってＰＰ樹脂である二次成形樹脂７が射出、注入され、溶着によって固化される。これによって接合が完了することになる。

この場合にも、成形条件は従来技術を踏まえて好適に定めることができ、たとえば成形温度は２５０℃〜２６０の範囲とする。

凹部５の深さや幅（長さ）等の寸法は、樹脂の種類や性質、そして所要の特性等を考慮して好適に定められる。

もちろん必要があれば、二次成形後に接合部露出面の研磨等を行うことになる。

以上のようなプロセスにより、たとえば便座を構成する場合にはその内周および外周の全域において、あるいは一部において上記の接合構造を形成することができる。全域において上記接合構造を形成することが、強固で耐久性、耐熱変形に優れた便座となり、水の侵入を抑え、空洞部３に熱源を配置した暖房便座においても熱伝達の良好な耐久性に優れた便座が実現されることになる。

図３は、図１および図２の場合とは異なる別の実施形態を例示した要部の断面図である。この実施の形態では、インサート樹脂層４には、上記の凹部５とは異なる形状の段部としての段差部８が形成されている。本発明の構造においては、インサート樹脂成形により形成される段部はこのように各種の形状であってよい。そして、この段差部８には樹脂板材としての便座ベース２の端部が載置され、二次成形樹脂７を用いての二次成形により一体化接合されている。

もちろん、本発明においてはこのような便座の構造に限定されることはなく、様々な形状、大きさの成形品の接合として好適に適用されることになる。

本発明の一実施形態としての接合構造を例示した部分断面図である。 本発明の一実施形態としての接合構造の形成プロセスを例示した部分断面工程フロー図である。 別の実施形態としての接合構造を例示した部分断面図である。 従来の構造を示した断面図である。

符号の説明

１ 着座部
２ 便座ベース
３ 空洞部
４ インサート樹脂層
５ 凹部
６ 端部突起
７ 二次成形樹脂
８ 段差部

Claims (3)

1. 金属製成形品の裏面側での樹脂板材端部の接合構造であって、金属製成形品裏面の内側にインサート樹脂成形で形成された段部に、樹脂板材が載置されて樹脂二次成形で一体化接合されていることを特徴とする金属製成形品と樹脂板材との接合構造。
2. インサート樹脂成形で形成された段部は凹部とされており、樹脂板材に設けた突起が該凹部に挿入されて樹脂板材が載置され、樹脂二次成形で一体化接合されていることを特徴とする請求項１に記載の接合構造。
3. インサート樹脂成形で段部が形成されるインサート樹脂層にはガラス繊維が含有されていることを特徴とする請求項１または２に記載の接合構造。

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