JP2016041476A - 樹脂構造体およびこれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体に繊維強化樹脂積層シートを使用した樹脂構造体において、炭素繊維織物などを補強材とするＦＲＰからなる第１層と、樹脂からなる第２層との間で層間剥離し易く特に、物性的（熱収縮率）の違いにより成型直後に変形し易いという課題を有していた。【解決手段】樹脂構造体１４を、ポリオレフィン系樹脂から成る繊維強化樹脂積層シート１５と、繊維強化樹脂積層シート１５と親和性が高い樹脂から成る樹脂支持部材１６とで構成され、樹脂支持部材１６にガラス繊維とタルク粉の少なくとも一方を混入させ、樹脂支持部材１６を繊維強化樹脂積層シート１５にインサート成型を含む一体成型工法で融着させる構造としたことにより、この樹脂構造体１４は、樹脂支持部材１６のインサート成型直後の熱収縮による形状変化が発生せず、繊維強化樹脂積層シート１５との融着面でのソリ・ヒケなどの変形を防止できる。【選択図】図４

Description

本発明は、繊維強化樹脂積層シートと、樹脂支持部材とから構成された樹脂構造体およびこれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来から炭素繊維やアラミド繊維などの強化繊維織物を複数枚積層した筐体は知られている（例えば特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に記載された従来の電子・電気機器用筐体を示すものである。
図７に示すように、炭素繊維織物または一方向にシート状に並べた炭素連続繊維に樹脂を含浸した材料をプレス成形してなるＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）からなる第１層１ａと、樹脂もしくは補強用短繊維を含む樹脂により射出成形、またはトランスファ成形してなる第２層２ａとを、接着剤もしくは接着テープにより貼合せた構造となっている。

特開平９−４６０８２号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、炭素繊維織物または一方向にシート状に並べた炭素連続繊維を補強材とするＦＲＰからなる第１層１ａと、樹脂もしくは補強用短繊維を含む樹脂からなる第２層２ａとの間で、層間剥離や、物性的な違いにより成型後に熱収縮率の差による変形を起こし易いという課題を有していた。
また、炭素繊維など高価な材料を使用しており、コストが高いという課題も有していた。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、射出成型による部品の一体化も可能なポリオレフィン系繊維強化樹脂積層シートを使用することにより、ポリオレフィン系樹脂支持部材との接合部で親和性があり、特に第１層と第２層の熱収縮率の差による変形を起こさず、層間外周端面からの層間剥離がなく、軽量であり、曲げに対する物理的強度も強く、コストも安価な樹脂構造体を提供するとともに、前記樹脂構造体を電気掃除機本体の筐体に有する電気掃除機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、ポリオレフィン系樹脂から成る繊維強化樹脂積層シートと、前記繊維強化樹脂積層シートと親和性が高い樹脂から成る樹脂支持部材とで構成され、前記樹脂支持部材にガラス繊維とタルク粉の少なくとも一方を混入させ、前記樹脂支持部材を前記繊維強化樹脂シートにインサート成型を含む一体成型工法で融着させた樹脂構造体としたものである。

これにより、この樹脂構造体は、樹脂支持部材に混入させたガラス繊維やタルク粉の作用で、樹脂支持部材のインサート成型直後の熱収縮による形状変化が発生せず、樹脂支持部材と繊維強化積層シートとの融着面で発生するソリ・ヒケなどの変形を防止できる。
さらに、樹脂支持部材が、繊維強化樹脂積層シートのポリオレフィン系樹脂に対し、親和性が高い樹脂で形成されているため、接合部で親和性があり、層間剥離がなく、安価で軽量であり、曲げに対する物理的強度も高く、この樹脂構造体を電気機器の筐体に応用する
ことにより、電気機器の軽量化が図れるものである。

本発明の樹脂構造体は、樹脂支持部材のインサート成型直後の熱収縮による形状変化が発生せず、繊維強化積層シートとの融着面でのソリ・ヒケなどの変形を防止でき、さらに、樹脂支持部材が、繊維強化樹脂積層シートのポリオレフィン系樹脂に対し、親和性が高い樹脂で形成されているため、接合部で親和性があり、層間剥離がなく、安価で軽量であり、曲げに対する物理的強度も高く、この樹脂構造体を電気機器の筐体に応用することにより、電気機器の軽量化を図ることができる。

本発明の実施の形態における電気掃除機の外観斜視図 同電気掃除機の掃除機本体を上方から見た外観斜視図 同電気掃除機の掃除機本体の中央断面図 同電気掃除機のダストフタを裏側から見た外観斜視図 同電気掃除機のダストフタを示す図４のＡ―Ａ断面図 同電気掃除機のダストフタに用いた繊維強化樹脂積層シートの積層構成を示した断面図 同電気掃除機のダストフタを示す図５をＢ方向から見た部分拡大平面図 （ａ）図５に示すＣ部（繊維強化樹脂積層シートの外周端面）の拡大図、（ｂ）同Ｃ部の他の形態を示す拡大図、（ｃ）同Ｃ部の他の形態を示す拡大図 図５に示すＤ部（樹脂支持部材が成型後の熱収縮により変形した状態）の拡大図 従来の筐体部品を示す外観斜視図

第１の発明は、ポリオレフィン系樹脂から成る繊維強化樹脂積層シートと、前記繊維強化樹脂積層シートと親和性が高い樹脂から成る樹脂支持部材とで構成され、前記樹脂支持部材にガラス繊維とタルク粉の少なくとも一方を混入させ、前記樹脂支持部材を前記繊維強化樹脂シートにインサート成型を含む一体成型工法で融着させた樹脂構造体としたことにより、この樹脂構造体は、樹脂支持部材に混入させたガラス繊維やタルク粉の作用で、樹脂支持部材のインサート成型直後の熱収縮による形状変化が発生せず、樹脂支持部材と繊維強化積層シートとの融着面で発生するソリ・ヒケなどの変形を防止できる。
さらに、樹脂支持部材が、繊維強化樹脂積層シートのポリオレフィン系樹脂に対し、親和性が高い樹脂で形成されているため、接合部で親和性があり、層間剥離がなく、安価で軽量であり、曲げに対する物理的強度も高く、この樹脂構造体を電気機器の筐体に応用することにより、電気機器の軽量化が図れるものである。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記樹脂支持部材に発泡剤を混入させたことにより、樹脂構造体の総重量を軽くすることができ、発泡剤の分量を調整することにより、強度と、剛性を損なわず軽量化を図ることができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、樹脂支持部材をポリオレフィン系樹脂で形成したことにより、繊維強化樹脂積層シートと樹脂支持部材とが共にポリオレフィン系樹脂であるため、接合部で親和性があり、層間剥離がなく、安価で軽量であり、曲げに対する物理的強度も高く、この樹脂構造体を電気機器の筐体に応用することにより、電気機器の軽量化が図ることができる。

第４の発明は、前記第１〜第３のいずれか１つの発明の樹脂構造体を、掃除機本体の全体または一部に用いた電気掃除機としたことにより、安価で軽量な掃除機本体の筐体を実
現することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の外観斜視図を示すものである。図１に示すように、本発明の電気掃除機は、掃除機本体１と被清掃面の塵埃を吸引する吸込具２と、一端が吸込具２に接続される延長管３と、一端が延長管３に接続され、他端が掃除機本体１に接続されるホース４で構成される。

図２は掃除機本体１の外観斜視図であり、図３は掃除機本体１の中央断面図である。
掃除機本体１は、外郭下面を形成する本体ボデー下５と、本体ボデー下５に回転自在に嵌合された前車輪６および同じく前後回転可能に嵌合された左右一対の後車輪７と、本体ボデー下５に係止され、ホース４の一端を保持するためのフロントカバー８と、フロントカバー８に係止されユーザーが持ち運びするためのハンドル９と、外郭上及び後面を形成する本体ボデー上１０と、本体ボデー上１０の一部を覆い加飾するためのボデーアテイタ１１と、集塵部１２の空気漏れを防ぐ役割のダストフタ１３で構成される。ダストフタ１３は本体ボデー上１０に回動可能に嵌合されている。

本発明の樹脂構造体は、前記ボデーアテイタ１１とダストフタ１３に採用されているが、同様の構成のためダストフタ１３を例に説明する。

図４は同電気掃除機のダストフタ１３を裏側から見た外観斜視図であり、図５は、図４に示すダストフタ１３のＡ−Ａ断面図である。

ダストフタ１３は、ポリオレフィン系樹脂を基本材料とした繊維強化樹脂積層シート１５と、リブやボス等と呼称されるポリオレフィン系の樹脂支持部材１６とが一体成型されて構成された樹脂構造体１４となっており、掃除機本体１の筐体を形成している。そして、本実施の形態におけるポリオレフィン系の樹脂支持部材１６はポリプロピレン樹脂である。

図６は、図４および図５に示すダストフタ１３に用いた繊維強化樹脂積層シート１５の積層構成を示した断面図である。

繊維強化樹脂積層シート１５の積層構成は、中核層１７と、織物層１８ａ、１８ｂと、接着層１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、と透明層２０と、着色層２１、透明な保護層２２からなる。ここでは、中核層１７、織物層１８ａ、１８ｂ、接着層１９ａ、１９ｂ、１９ｃを合わせて繊維強化層２３と呼び、透明層２０、着色層２１、透明な保護層２２を合わせてカバー層２４と呼ぶ。

繊維強化樹脂積層シート１５は、中核層１７の両表面に接着層１９ａ及び１９ｂを介して織物層１８ａ及び１８ｂが貼り合わされた繊維強化層を含む。

中核層１７はポリプロピレンを主成分とする樹脂である。この中核層１７はシート状またはフィルム状で積層されている。中核層１７は非発泡ポリプロピレン系シートを使用するのが好ましい。非発泡ポリプロピレン系シートはプレス成形によっても層が潰れることがなく、真空成型、熱変形を利用した曲げ加工成形なども容易にできる。

織物層１８ａ及び１８ｂは芯成分がポリプロピレン樹脂、鞘成分が芯成分より低融点のポリオレフィン系樹脂からなる芯鞘複合繊維の糸で構成される。鞘成分に低融点ポリオレ
フィン系成分とすることにより、加熱接着しやすくなる。織物は平織、綾織（斜文織）、朱子織、その他の変化織などどのような組織の織物であってもよい。

接着層１９ａ・１９ｂ・１９ｃは透明の熱融着ポリオレフィン系フィルムである。この素材にすることにより、中核層１７と織物層１８ａ及び１８ｂとの加熱加圧接着が可能となり積層一体化しやすい。

前記繊維強化樹脂積層シート１５は、繊維強化層２３の一方の表層に接着層１９ｃを介してカバー層２４を一体化させたものである。
カバー層２４は透明なポリオレフィン系樹脂シートで外部から織物層１８ａが見える程度の透明性があるのが好ましい。外部から織物層１８ａが見えると高強度に見え、美装状態を高く保つことができる。

カバー層２４はポリプロピレン系樹脂シートの透明層２０と着色層２１とポリプロピレン系樹脂シートの保護層２２で構成される。
前記保護層２２と透明層２０の間に薄い着色層２１を入れることにより、白色の織物層１８ａを染色した風合いに見せることが可能となる。

前記繊維強化樹脂積層シート１５は、中核層１７の両表面に接着層１９ａ、１９ｂを介して、織物層１８ａ、１８ｂが貼り合わされ一体化されている。織物層１８ａの表面には接着層１９ｃを介してポリプロピレン系樹脂の透明層２０と着色層２１とポリプロピレン系樹脂の保護層２２が積層一体化されている。ここで、透明層２０と着色層２１と保護層２２はカバー層２４としてあらかじめ積層一体化しておいてもよい。

このようにして積層一体化された繊維強化樹脂積層シート１５は、第一工程で打ち抜き加工され不要な部分をカットされる、次に第二工程で製品外郭の三次元形状に合わせて熱プレス機で加圧曲げ加工される。

その次の第三工程で、繊維強化樹脂積層シート１５と、ダストフタ１３としての機能を果すために必要なリブやボス等と呼称されるポリオレフィン系の樹脂支持部材１６とが一体成型されて樹脂構造体１４となることにより、接着材では接着が難しいポリオレフィン系樹脂どうしを強固に結びつけた樹脂構造体１４にすることができる。

繊維強化樹脂積層シート１５は折り曲げ、引き伸ばし、衝撃などについての耐力が大きいため、従来のＡＢＳ樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）共重合合成樹脂）等に比べて薄い材料で同等以上の性能を保つことが可能となる。また一般にポリオレフィン系樹脂は比重が軽いため、炭素繊維やガラス繊維よりも軽量化に適し、またコストも安価であり量産化に適している。

また、透明のカバー層２４を設けることにより、表面の光沢感を出し、傷つきを防止すると同時に、下地の織物層１８ａに立体的かつ深みがあるように見せ、より美しく高級感を出すことができ、さらに保護層２２と透明層２０の中間に着色層２１を設けることで、白色の織物層１８ａを染色したかのように見せることができ、カラー展開が容易となる。

また、本実施の形態では、ポリオレフィン系の繊維強化樹脂積層シート１５とポリプロピレン樹脂からなるポリオレフィン系の樹脂支持部材１６とをインサート射出成型により一体化成形した樹脂構造体１４であり、この樹脂構造体１４は、繊維強化樹脂積層シート１５と樹脂支持部材１６とが共にポリオレフィン系の同系統の材料からなる樹脂であるため、接合部で親和性があり層間剥離がなく、かつ各層の接着もポリオレフィン系樹脂であるため親和性があり層間剥離がなく、安価で軽量であり、曲げに対する物理的強度も高く
することができる。さらに、この樹脂構造体１４を電気機器の筐体に応用することにより、電気機器の軽量化が図れるものである。

図７は、図５に示す樹脂構造体１４であるダストフタ１３をＢ方向から見た部分拡大平面図である。図６、図７に示されるように、本実施の形態では、繊維強化樹脂積層シート１５の積層構成として、織物層１８ｂを最下層にすることで、リブやボス等と呼称されるポリオレフィン系の樹脂支持部材１６との一体成形において、織物層１８ｂ表面の繊維編み込み部２５にポリオレフィン系の樹脂支持部材１６の樹脂が入り込み剥がれ難く成形ができる（以下この現象をアンカー効果と呼ぶ）。

また、最下層の織物層１８ｂの表層を故意に荒らすなどして、細かい凹凸部２６を数多く付けることにより、よりアンカー効果を高めることができる。

またポリオレフィン系の樹脂支持部材１６の根本に例えばＴ字状の拡張部２７を設けることによって、繊維強化樹脂積層シート１５とポリオレフィン系の樹脂支持部材１６との密着面積を広げることができ、融着強度を高めることができる。

またさらに本実施の形態では、図５のＣ部を拡大した図８（ａ）に示すように、繊維強化樹脂積層シート１５の外周端面を樹脂支持部材１６に設けた外周保持部２８で覆う形状にした樹脂構造体１４とすることにより、外力により最も剥がれ易い繊維強化樹脂積層シート１５の外周部が、樹脂支持部材１６から剥離することを防止できる。

また、図８（ｂ）に示すように、繊維強化樹脂積層シート１５の外周に厚みが薄い薄肉部２９を外周から一定の幅で設け、この薄肉部２９における外周保持部２８の樹脂厚みを厚くし厚肉部３０を設けたことにより、外周保持部２８の強度と、端面の曲げ力・ひねりに対する剛性が増し、外周端面から剥離することを防止することができる。

また、図８（ｃ）に示すように、繊維強化樹脂積層シート１５の外周に厚みが薄い薄肉部２９を外周から一定の幅で設け、外周保持部２８の樹脂が薄肉部２９の表裏面を共に覆うように構成したことにより、外周保持部２８の強度と、引き剥がしに対する剛性が増し、外周端面から剥離することを防止できる。

図９は、図６に示すＤ部を拡大した拡大図であり、樹脂支持部材１６が成型後の熱収縮により変形した状態を示している。本実施の形態では、樹脂支持部材１６に添加物であるガラス繊維やタルク粉を混入することで、物性的に変化させ、成型後の熱収縮を起き難くし、図９に示すような変形が起きないようにしている。

これにより、この樹脂構造体１４は、樹脂支持部材１６のインサート成型直後の熱収縮による形状変化が発生せず、樹脂支持部材１６と繊維強化樹脂積層シート１５との融着面で発生するソリ・ヒケなどの変形を防止できる。

また、本実施の形態では、樹脂支持部材１６に発泡剤を混入させたことにより、樹脂内部で気泡が発生し、その分重量が軽くなるため、樹脂構造体１４の総重量を軽くすることができる。また、発泡剤の分量を調整することにより、強度と、剛性を損なわず筐体の軽量化を図ることができる。

尚、本実施の形態では、ポリオレフィン系樹脂から成る繊維強化樹脂積層シート１５と親和性のある樹脂として同系統のポリオレフィン系樹脂を樹脂支持部材１６に採用した場合で説明したが、この場合に限定されず、ポリオレフィン系樹脂と同系統でなくてもポリオレフィン系樹脂と親和性の得られる樹脂であれば、同様の効果を得られるものである。

また、本実施の形態では、樹脂構造体１４は、繊維強化樹脂積層シート１５とポリオレフィン系の樹脂支持部材１６とが一体成型で構成される場合で説明したが、接合の手段は何通りかあり、個々に成型したものを接着剤で接着することによっても同様の効果を得られるものである。

以上のように、本発明では、ポリオレフィン系の繊維強化樹脂積層シートを製品筐体に使っているため、炭素繊維・アラミド繊維など高価な材料を使うことなく、安価で衝撃に強い製品をつくることができ、電機掃除機の筐体の薄肉、軽量化に有効活用することができる。

１ 掃除機本体
２ 吸込具
３ 延長管
４ ホース
５ 本体ボデー下
６ 前車輪
７ 後車輪
８ フロントカバー
９ ハンドル
１０ 本体ボデー上
１１ ボデーアテイタ
１２ 集塵部
１３ ダストフタ
１４ 樹脂構造体
１５ 繊維強化樹脂積層シート
１６ 樹脂支持部材
１７ 中核層
１８ａ、１８ｂ 織物層
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 接着層
２０ 透明層
２１ 着色層
２２ 保護層
２３ 繊維強化層
２４ カバー層
２５ 繊維編み込み部
２６ 凹凸部
２７ 拡張部
２８ 外周保持部
２９ 薄肉部
３０ 厚肉部

Claims (4)

1. ポリオレフィン系樹脂から成る繊維強化樹脂積層シートと、前記繊維強化樹脂積層シートと親和性が高い樹脂から成る樹脂支持部材とで構成され、前記樹脂支持部材にガラス繊維とタルク粉の少なくとも一方を混入させ、前記樹脂支持部材を前記繊維強化樹脂シートにインサート成型を含む一体成型工法で融着させる構造とした樹脂構造体。
2. 前記樹脂支持部材に発泡剤を混入させた請求項１に記載の樹脂構造体。
3. 前記樹脂支持部材をポリオレフィン系樹脂で形成した請求項１または２に記載の樹脂構造体。
4. 前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂構造体を、掃除機本体の全体または一部に用いたことを特徴とする電気掃除機。

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