JP2009078448A - 樹脂要素部品の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板と樹脂基材とを積層してなる複合パネルの端面に、樹脂要素部品を気密的に接合することができる樹脂要素部品の接合構造を提供する。
【解決手段】樹脂基材３の表裏両面を金属板４，４で被覆積層してなる複合パネル１の内壁面１０ａに、樹脂基材３と融着可能な樹脂材料からなる樹脂要素部品２を射出成形して、樹脂基材３が内壁面１０ａで樹脂要素部品２と融着してなることを特徴とする樹脂要素部品の接合構造である。樹脂要素部品２は、内壁面１０ａ、及び内壁面１０ａの周縁１０ｂを被覆しており、金属板４は、樹脂要素部品２で被覆された内壁面１０ａの周縁１０ｂに位置する部分に、金属板４を貫通する周縁孔４０を有し、樹脂要素部品２は、周縁孔４０に進入して樹脂基材３と融着していることが好ましい。樹脂基材３は、発泡樹脂からなることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂要素部品の接合構造に関する。

金属板と樹脂要素部品とを接合一体化するにあたっては、従来、金属板表面にナノスケールの凹凸を付け、これによって樹脂とナノレベルで接合して一体化するＮＭＴ処理技術がある。かかる技術を用いて一体化接合したものとしては、たとえば、図５に示すように、金属板９１に穴部９２を形成し、穴部９２の内壁面にＮＭＴ処理を施した後、穴部９２に樹脂材料を射出成形して樹脂要素部品９３を一体化接合したものがある。樹脂要素部品９３は、ネジ穴９４をもち、雄ネジ部品（図示略）が螺着される。このような樹脂要素部品９３の金属板９１への接合では、樹脂要素部品９３が金属板９１に嵌挿されるため、金属板９１に対する樹脂要素部品９３の機械的係合力は実用上十分であった。しかし、金属板９１と樹脂要素部品９３の界面には、両者の熱収縮率の差等により、隙間が発生する場合があった。そのため、隙間を通じて、エアなどの流体９６の漏れが生じるおそれがあり、気密シール性が不十分であった。そこで、従来、たとえば、特許文献１〜３には、金属板と樹脂要素部品とを気密的に接合一体化する技術が提案されている。

特許文献１では、金属板と樹脂要素部品（ポリアミド樹脂）との間を、ウレタン硬化型コート材で接着している。特許文献２では、金属板と樹脂要素部品との係止部分に、Ｏリング、または金属との密着性に優れる樹脂薄膜層を設けている。特許文献３では、金属製インサート部品の外側に熱可塑性接着樹脂を介して筒状樹脂部品と一体化している。しかし、これらの技術は、金属板と樹脂要素部品との気密シール性を改良するものではあるが、十分満足するものではなかった。

一方、特許文献４に示すように、金属板の間に樹脂基材を挟み込んで積層して複合パネルとすることが考えられる。この複合パネルに樹脂要素部品を接合一体化するにあたって、たとえば、特許文献５に示すように、複合パネルの端面の周縁に凹状溝を形成し、この凹状溝に、コーナー連結部材を係止することが知られている。

しかしながら、特許文献５では、コーナー連結部材は、複合パネルの端面の周縁に予め形成しておいた凹状溝に係止しているにすぎず、端面との間を気密的にシールするものではない。
特開２００５−６７１１１号公報（請求項１） 特開平７−１２５０５２号公報（請求項２，１１） 特開２００６−１６１９７８号公報（請求項１） 実開平５−６４４４５号公報（請求項１、図３、図４） 特開２００２−２４０１８８号公報（図２、図３）

本発明は、金属板と樹脂基材とを積層してなる複合パネルの端面に、樹脂要素部品を気密的に接合することができる樹脂要素部品の接合構造を提供することを課題とする。

本発明は、樹脂基材の表裏両面を金属板で被覆積層してなる複合パネルの端面に、該樹脂基材と融着可能な樹脂材料からなる樹脂要素部品を射出成形して、前記樹脂基材が前記端面で前記樹脂要素部品と融着してなることを特徴とする樹脂要素部品の接合構造である。

前記樹脂要素部品は、前記端面、及び前記端面の周縁を被覆しており、前記金属板は、前記樹脂要素部品で被覆された前記端面の周縁に位置する部分に、前記金属板を貫通する周縁孔を有し、前記樹脂要素部品は、前記周縁孔に進入して前記樹脂基材と融着していることが好ましい。

前記樹脂基材は、発泡樹脂からなることが好ましい。

本発明によれば、複合パネルの端面に、樹脂基材と融着可能な樹脂材料からなる樹脂要素部品を射出成形している。このため、複合パネルの端面から露出した樹脂基材に、樹脂要素部品が融着する。したがって、樹脂要素部品を複合パネルの端面に、気密シール性を確保して一体化接合することができる。

また、複合パネルは、樹脂基材の表裏両面を金属板で被覆積層してなるため、金属板のみで同程度の厚みのパネルを構成した場合に比べて、軽量化と断熱性に優れている。

複合パネルの端面の周縁に金属板を貫通する周縁孔が形成されている場合には、樹脂要素部品が周縁孔に進入して周縁孔の底部に露出している樹脂基材と融着する。このため、樹脂要素部品の周縁孔への進入部分が周縁孔に係合されて、樹脂要素部品の複合パネルへの結合力が向上する。

樹脂基材が発泡樹脂からなる場合には、樹脂基材の端面に多数の凹部が形成されている。このため、樹脂基材の融着面積が大きくなる。また、樹脂基材の中の気泡間を構成する樹脂壁の厚みが薄くなり、射出された樹脂要素部品の熱で樹脂基材が溶融し易くなるとともに、気泡の中へ溶融樹脂が入り込んで融着面積が増大する。ゆえに、樹脂要素部品の樹脂基材に対する融着強度を高くすることができる。

複合パネルは、樹脂基材の表裏両面に金属板を被覆積層したものである。金属板は、たとえば、アルミニウム、鉄、ＳＵＳ（ステンレス）などを用いることができるが、これらに限定されない。樹脂基材は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ウレタン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。樹脂基材が、発泡樹脂からなる場合、発泡樹脂は、熱可塑性樹脂に、加熱によりガスを発生させる発泡剤を混合して発泡性樹脂とし、この発泡性樹脂を発泡させたものであることが好ましい。発泡樹脂に用いられる熱可塑性樹脂は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを用いることができる。発泡樹脂は、多数の孔と、孔を囲む樹脂壁とからなり、各孔は独立気泡であることがよい。これにより、樹脂基材が樹脂要素部品との界面で隙間なく融着することができる。したがって、樹脂基材が連続気泡をもつ発泡樹脂である場合のように連続気泡を通じて流体漏れが生じるおそれがなく、気密シール性を確保することができる。

複合パネルを製造するにあたっては、たとえば、予め接合面に接着処理を施した２枚の金属板の間に発泡樹脂シートを挟み込んで接着した積層体を金型内にセットして所定形状に賦形・加熱することで発泡させる。また、予め所定形状に賦形された金属板同士を金型内に所定間隔をあけてセットし、金属板の間に発泡樹脂を射出成形し、その後加熱発泡させてもよい。

複合パネルの端面には、樹脂基材と融着可能な樹脂材料からなる樹脂要素部品が射出成形されている。複合パネルの端面は、複合パネルを構成する金属板及び樹脂基材の端面が露出しており、複合パネルの平面方向の周端面だけでなく、複合パネルに凹状に形成された穴部の内壁面も含む意味である。

複合パネルに露出している樹脂基材の端面は、樹脂要素部品の射出成形時の熱によって、少なくとも一部が溶融し、樹脂要素部品と融着している。このため、樹脂要素部品に用いられる樹脂材料は、樹脂基材と融着可能な樹脂材料を用いる。具体的には、樹脂要素部品に用いられる樹脂材料は、複合パネルの樹脂基材に用いられる樹脂材料と加熱溶融温度がほぼ同じか近似していることが好ましい。これにより、樹脂要素部品の射出成形時に樹脂基材が溶融して樹脂要素部品と樹脂基材とが確実に融着することができる。また、複合パネルの樹脂基材の樹脂材料と線膨張係数が同じであることが好ましく、たとえば、両者の線膨張係数の差異は０〜５×１０^―５／℃であるとよい。これにより、熱収縮差を抑制でき、樹脂基材と樹脂要素部品との間に隙間が生じることを抑制することができ、気密シール性を確保することができる。このような樹脂基材と融着可能な、樹脂要素部品に用いられる樹脂材料は、複合パネルの樹脂基材を構成する樹脂材料と同じ種類であることが好ましい。たとえば、樹脂基材がポリエチレンからなる場合には、樹脂要素部品はポリエチレンからなり、互いに同じ加熱溶融温度と線膨張係数をもつ。

樹脂要素部品は、少なくとも、複合パネルの端面を被覆する。また、樹脂要素部品は、複合パネルの端面からその周縁までを被覆していてもよい。複合パネルの周縁まで被覆している場合には、この周縁の金属板に周縁孔を形成するとよい。これにより、樹脂要素部品の射出成形時に周縁孔にその一部が進入して樹脂要素部品が周縁孔に係合されて、周縁孔の底部に露出している樹脂基材と融着する。ゆえに、複合パネルへの樹脂要素部品の結合力が更に向上する。

複合パネルの端面に樹脂要素部品を射出成形するにあたっては、複合パネルを金型内にインサートし、複合パネルの端面に対して樹脂要素部品を射出する。複合パネルの端面は予め加温しておくとよい。これにより、樹脂要素部品の射出成形時に、複合パネルの端面の樹脂基材が溶融し易くなり、確実に樹脂要素部品と融着することができる。複合パネルの端面の加温の温度は、射出成形樹脂温度よりも低いが、該樹脂温度に近く、例えば、射出成形樹脂温度との差が３０〜８０℃であるとよい。

複合パネルの樹脂要素部品の接合構造は、たとえば、衝撃エネルギー吸収材、吸音材、断熱材、保温・保冷材などに用いることができる。

（実施例１）
本例の樹脂要素部品の接合構造は、図１に示すように、複合パネル１と、複合パネル１に形成された穴部１０と、穴部１０の内壁面１０ａ及びその周縁１０ｂを被覆する樹脂要素部品２とからなる。

複合パネル１は、樹脂基材３と、樹脂基材３の表面及び裏面の双方を被覆し積層された金属板４，４とからなる。樹脂基材３は、厚みが２ｍｍであり、多数の独立孔をもつ発泡ポリプロピレン樹脂からなり、線膨張係数は８×１０^―５／℃、溶融温度は１５０℃である。金属板４，４は、それぞれ０．１〜０．２ｍｍの厚みをもち、アルミニウム材からなる。

図１，図２に示すように、複合パネル１には、直径５０ｍｍの穴部１０が貫通して形成されている。穴部１０の周縁１０ｂの金属板４には、穴部１０を中心に周方向に均等間隔で複数の周縁孔４０が形成されている。周縁孔４０は金属板４を貫通し、周縁孔４０の底部には樹脂基材３が露出している。周縁孔４０の直径は１０ｍｍである。

樹脂要素部品２は、ポリプロピレン樹脂からなり、線膨張係数は９×１０^―５／℃、溶融温度は１６５℃である。樹脂要素部品２は、複合パネル１の穴部１０に射出成形して形成されており、穴部１０を被覆する穴部被覆部２１と、穴部１０の周縁１０ｂにフランジ状に広がり周縁１０ｂを被覆する周縁被覆部２２とをもつ。穴部被覆部２１の外周面２１ａは、複合パネル１の穴部１０の内壁面１０ａに露出している樹脂基材３と融着する穴部融着部２３をもつ。穴部融着部２３は、穴部被覆部２１の外周面２１ａが、複合パネル１の穴部１０に露出している樹脂基材３の端面３ａのほぼ全体に、穴部１０の周方向に連続して樹脂基材３と融着して形成されている。周縁被覆部２２は、金属板４に形成された周縁孔４０に進入し周縁孔４０の底部に露出している樹脂基材３と融着する周縁融着部２４をもつ。

複合パネル１は保冷カバーであり、樹脂要素部品２は、保冷カバーに形成された穴部１０に射出成形された雌ネジ樹脂部品である。樹脂要素部品２は、中央にネジ穴２５をもち、ネジ穴２５には樹脂製の雄ネジ部品５が螺着される。

本例の樹脂要素部品の接合構造を製造するにあたっては、予め接合面に接着処理を施した２枚の金属板の間に炭酸水素ナトリウム等の吸熱分解型発泡剤含有ポリプロピレン樹脂シートを挟み込んで接着した積層体を金型内にセットして所定形状に賦形・加熱発泡させる。これにより、金属板４，４の間に発泡樹脂からなる樹脂基材３が挟持されてなる複合パネル１が形成される。

次に、複合パネル１の所望の位置に、複合パネル１を貫通する穴部１０を穿設する。穴部１０の周縁１０ｂの金属板４には、周方向に均等間隔に周縁孔４０を穿設する。ここで、金属板４には、樹脂基材３を形成する前に、予め穴部１０の形成位置には穴４６を、また穴４６の周縁には周縁孔４０を穿設してもよい。

次に、複合パネル１の穴部１０及びその周縁１０ｂを１３０℃程度に加温する。続いて、加温した複合パネル１を金型内にインサートし、２００℃のポリプロピレンからなる樹脂材料を、複合パネル１の穴部１０及びその周縁１０ｂに射出して、樹脂要素部品２を成形する。これにより、樹脂要素部品２が、穴部１０の内壁面１０ａに露出している樹脂基材３と融着して穴部融着部２３が形成される。また、穴部１０の周縁１０ｂに形成された金属板４の周縁孔４０に、樹脂要素部品２の樹脂材料が進入して、周縁孔４０の底部に露出している樹脂基材３と融着して周縁融着部２４が形成される。その後、樹脂要素部品２の中心にネジ穴２５を形成する。

本例においては、複合パネル１の穴部１０の内壁面１０ａに、樹脂基材３と融着可能な樹脂材料からなる樹脂要素部品２を射出成形している。このため、樹脂要素部品２は、複合パネル１の穴部１０の内壁面１０ａに露出する樹脂基材３と、穴部１０ａの周方向に連続して融着した穴部融着部２３を有している。したがって、樹脂要素部品２を、複合パネル１の内壁面１０ａに、気密シール性を確保して一体化接合することができる。

また、複合パネル１は、樹脂基材３の表裏両面を金属板４，４で被覆積層してなるため、金属板４のみで同程度の厚みのパネルを構成した場合に比べて、軽量化と断熱性に優れている。

また、樹脂要素部品２は、穴部１０の内壁面１０ａの穴部融着部２３だけでなく、穴部１０の周縁１０ｂに形成した周縁孔４０の底部に露出する樹脂基材３と融着して周縁融着部２４を形成している。このため、樹脂要素部品２の周縁孔４０への進入部分が周縁孔４０に係合されて、樹脂要素部品２の複合パネル１への結合力が向上する。

また、樹脂基材３は発泡樹脂からなるため、複合パネル１の内壁面１０ａに露出する樹脂基材３の端面３ａには多数の凹部が形成されている。このため、樹脂基材３の融着面積が大きくなる。また、樹脂基材３の中の気泡間を構成する樹脂壁の厚みが薄くなり、射出された樹脂要素部品２の熱で樹脂基材３が溶融し易くなるとともに、気泡の中へ溶融樹脂が入り込んで融着面積が増大する。ゆえに、樹脂要素部品２の樹脂基材３に対する融着強度を高くすることができる。

（実施例２）
本例は、図３、図４に示すように、複合パネル１の平面方向の周端面１１に、樹脂要素部品２を接合している点が、実施例１と相違する。複合パネル１は、直方体形状の保冷ケースの上面、下面及び側面を構成する平面部材である。樹脂要素部品２は、保冷ケースのコーナー連結部材であり、複合パネル１の周端面１１を囲む枠状体を構成している。樹脂要素部品２は、隣り合う複数の複合パネル１の周端面１１を保持する保持部２６をもつ。保持部２６には、複合パネル１の樹脂基材３と融着している端面融着部２７をもつ。端面融着部２７は、複合パネル１の周端面１１の延びる方向に連続して形成されている。また、樹脂要素部品２は、複合パネル１の周端面１１の周縁１１ｂをフランジ状に被覆する周縁被覆部２２を有している。複合パネル１の周端面１１の周縁１１ｂの金属板４には等間隔に周縁孔４０が穿設されている。樹脂要素部品２の周縁被覆部２２は、その一部を周縁孔４０に進入させて、周縁孔４０の底部に露出している樹脂基材３と融着して周縁融着部２４を形成している。

前記保冷ケースを製造するにあたっては、予め接合面に接着処理を施した２枚の金属板の間に炭酸水素ナトリウム等の吸熱分解型発泡剤含有ポリプロピレン樹脂シートを挟み込んで接着した積層体を金型内にセットして所定形状に賦形・加熱発泡させる。これにより、金属４，４の間に発泡樹脂からなる樹脂基材３が挟持積層された複合パネル１が得られる。次に、複合パネル１を金型内にケース形状に配置し、各複合パネル１の周端面１１の間に、実施例１と同様の樹脂材料を射出して、樹脂要素部品２を成形する。この射出時に、樹脂要素部品２の熱により、複合パネル１の周端面１１の樹脂基材３が溶融する。そして、周端面１１の樹脂基材３が樹脂要素部品２と融着して、端面融着部２７を形成する。また、周縁孔４０の底部に露出している樹脂基材３も溶融して、樹脂要素部品２と融着して周縁融着部２４を形成する。以上により、保冷ケースが製造される。

本例においては、複合パネル１の周端面１１に、樹脂基材３と融着可能な樹脂材料からなる樹脂要素部品２を射出成形して、樹脂基材３の周端面１１が樹脂要素部品２と融着した端面融着部２７を有している。したがって、実施例１と同様に、複合パネル１の周端面１１に、気密シール性を確保して樹脂要素部品２を一体化接合することができる。

なお、前記実施例では、樹脂要素部品の接合構造を製造するにあたって、金属板と発泡樹脂シートを予め接合した積層体を用いたが、予め所定形状に賦形された金属板同士を金型内に所定間隔をあけてセットし、金属板の間に発泡樹脂を射出成形してから、加熱発泡させてもよい。

本発明の樹脂要素部品は、例えば、建築材、家庭用加熱・保冷機器などに用いることができる。

実施例１の樹脂要素部品の接合構造の断面図である。 実施例１の樹脂要素部品の接合構造の斜視図である。 実施例２の樹脂要素部品の接合構造の断面図である。 実施例２の樹脂要素部品の接合構造の斜視図である。 従来例の樹脂要素部品の接合構造の断面図である。

符号の説明

１：複合パネル、２：樹脂要素部品、３：樹脂基材、４：金属板、１０：穴部、１０ａ：穴部の内壁面（端面）、１０ｂ：穴部の周縁、１１：周端面（端面）、１１ｂ：端面の周縁、２１：穴部被覆部、２２：周縁被覆部、２３：穴部融着部、２４：周縁融着部、２５：ネジ穴、２７：端面融着部、５：雄ネジ。

Claims (3)

1. 樹脂基材の表裏両面を金属板で被覆積層してなる複合パネルの端面に、該樹脂基材と融着可能な樹脂材料からなる樹脂要素部品を射出成形して、前記樹脂基材が前記端面で前記樹脂要素部品と融着してなることを特徴とする樹脂要素部品の接合構造。
2. 前記樹脂要素部品は、前記端面、及び前記端面の周縁を被覆しており、
   前記金属板は、前記樹脂要素部品で被覆された前記端面の周縁に位置する部分に、前記金属板を貫通する周縁孔を有し、前記樹脂要素部品は、前記周縁孔に進入して前記樹脂基材と融着していることを特徴とする請求項１に記載の樹脂要素部品の接合構造。
3. 前記樹脂基材は、発泡樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし請求項２に記載の樹脂要素部品の接合構造。

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