JP2017205886A - アルミニウム樹脂複合積層板 - Google Patents

アルミニウム樹脂複合積層板 Download PDF

Info

Publication number
JP2017205886A
JP2017205886A JP2016097694A JP2016097694A JP2017205886A JP 2017205886 A JP2017205886 A JP 2017205886A JP 2016097694 A JP2016097694 A JP 2016097694A JP 2016097694 A JP2016097694 A JP 2016097694A JP 2017205886 A JP2017205886 A JP 2017205886A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
mpa
aluminum plate
less
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016097694A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6752412B2 (ja
Inventor
正博 山本
Masahiro Yamamoto
正博 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Chemical Group Corp
MA Aluminum Corp
Original Assignee
Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Chemical Holdings Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Aluminum Co Ltd, Mitsubishi Chemical Corp, Mitsubishi Chemical Holdings Corp filed Critical Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Priority to JP2016097694A priority Critical patent/JP6752412B2/ja
Publication of JP2017205886A publication Critical patent/JP2017205886A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6752412B2 publication Critical patent/JP6752412B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

【課題】成形性をさらに向上させて、成形後に良好な外観特性が得られるアルミニウム樹脂複合積層板を提供する。【解決手段】アルミニウム樹脂複合積層板は、発泡倍率が1.5倍から10倍で板厚が1mm以上10mm以下の発泡合成樹脂層の両面に、アルミニウム板材が積層されてなり、アルミニウム板材のうちの一方面に配置される第1アルミニウム板材は、引張強さが100MPa以上200MPa以下、耐力が80MPa以上180MPa以下、伸びが3%以上27%以下とされ、アルミニウム板材のうちの他方面に配置される第2アルミニウム板材は、引張強さが150MPa以上610MPa以下であって第1アルミニウム板材よりも10MPa以上大きく、耐力が120MPa以上500MPa以下であって第1アルミニウム板材よりも10MPa以上大きく、伸びが2.5%以上18%以下であって第1アルミニウム板材よりも小さく設けられている。【選択図】 図1

Description

本発明は、アルミニウム板材と合成樹脂層とを積層してなるアルミニウム樹脂複合積層板に関する。
近年、様々な用途に用いられている板状部材においては素材の軽量化が大きな課題であり、自動車分野に留まらず鉄道車両、航空機、船舶及びその他輸送機材、家電製品、IT関連部材、及び住宅からビル等の外内壁材までもが軽量化を求められている。一例として、自動車では車両部品に用いられる鋼板の一部をアルミニウム板や樹脂板、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)板に置換することが検討されている。更に、用途によっては軽量性だけでなく、制振性や遮音性、断熱性など付加的性能が求められることが多く、そのような要求に応えるための板材料の一つとして、二枚のアルミニウム板の間に合成樹脂層を挟んで積層したアルミニウム樹脂複合積層板を用いることが提案されている。
例えば、特許文献1には、二枚のアルミニウム合金板の間に発泡性樹脂層が設けられた積層板が開示されている。また、特許文献2には、特許文献1で挙げられた積層板をヒートインシュレータなど、三次元形状で、かつ熱線遮蔽性に優れた軽量な熱線遮蔽カバーに適用した例が開示されている。さらに、特許文献2には、積層板に対する成形加工の方法としては、張出成形、絞り成形、曲げ成形などのプレス成形や曲げ加工が可能であり、成型加工の後に加熱して樹脂層を発泡させることが記載されている。
特許文献3には、熱可塑性樹脂層とアルミニウム材とが積層され、そのアルミニウム材の表層において、表面側に小径が形成された多孔性アルミニウム酸化皮膜層が設けられ、素地側にバリア型アルミニウム酸化皮膜層が設けられ、アルミニウム材と熱可塑性発泡樹脂層との接合部に、熱可塑性発泡樹脂層と同一成分の非発泡樹脂層が、多孔性アルミニウム酸化皮膜層上に、かつその表面から小孔内部に向かって形成されたアルミニウム材/熱可塑性発泡樹脂層の複合材が開示されている。そして、特許文献3には、このような構成とすることにより、密着性と成形性に優れる複合材となると記載されている。
また、特許文献4には、プレス成形時に外側となるアルミニウム板に内側となるアルミニウム板よりも高い強度の材料を用い、しかも外側のアルミニウム板厚を内側のアルミニウム板厚と同等若しくは厚くしたアルミニウム及びアルミニウム合金製プレス成型用複合板が開示されている。特許文献4には、外側及び内側のアルミニウム板の強度を相対的に見た場合、外側に高強度材を用い、内側に低強度材と用いるとともに、外側の板厚を内側の板厚と同等若しくは厚くすることで、プレス成形時に割れの発生を防止でき、プレス成形性に優れたアルミニウム製複合板となると記載されている。
国際公開第2010/029955号公報 国際公開第2010/029946号公報 特開2012−25145号公報 特開平4‐43027号公報 特開2013‐116475号公報 特開2014‐18854号公報
ところで、例えば特許文献5又は6に開示されているように、従来から金属単体で形成された金属板を成形する際に、しわや割れ等の発生を防止し、さらには成形後のスプリングバックを低減させるための成形方法が提案されている。ところが、特許文献5又は6と同様の方法により特許文献1〜4に記載されるような複合積層板を成形した場合では、二次元形状あるいは若干の深さの三次元形状の製品にプレス成形する場合は有用であるが、より深く複雑な形状に成形すると、アルミニウム板材の表面に微細な凹凸を含む肌荒れやしわ、割れ等の発生を防止することができず、外観不良を引きおこすことが問題となっている。また、特許文献4に記載されている複合積層板としても、難易度の高い三次元形状を成形する際には、割れ等の発生を防止することが難しく、安定した成形を行うことができない。特に車両の外板に用いられる複合板の場合は、肌荒れ等のない良好な表面であることが求められ、さらなる改善が望まれる。また特許文献1または2のように成形後に芯材樹脂を発泡させることによって成形性を確保しようとする試みもあるが、成形後の樹脂発泡において積層板寸法の変化や歪みが生じやすく、他部品との組立て時の障害になるおそれが大きい。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、三次元成形品をプレス成形によって製造する際の成形性をさらに向上させて、成形後に良好な外観特性が得られるアルミニウム樹脂複合積層板を提供することを目的とする。
本発明のアルミニウム樹脂複合積層板は、発泡倍率が1.5倍以上10倍以下で板厚が1mm以上10mm以下の発泡合成樹脂層の両面にアルミニウム板材が積層されてなり、前記アルミニウム板材のうちの一方面に配置される第1アルミニウム板材は、引張強さが100MPa以上200MPa以下、耐力が80MPa以上180MPa以下、伸びが3%以上27%以下とされ、前記アルミニウム板材のうちの他方面に配置される第2アルミニウム板材は、引張強さが150MPa以上610MPa以下であって前記第1アルミニウム板材よりも10MPa以上大きく、耐力が120MPa以上500MPa以下であって前記第1アルミニウム板材よりも10MPa以上大きく、伸びが2.5%以上18%以下であって前記第1アルミニウム板材よりも小さく、板厚が前記第1アルミニウム板材よりも大きく設けられている。
このアルミニウム樹脂複合積層板は、芯材である発泡合成樹脂層を挟んで両側に配置されるアルミニウム板材(第1アルミニウム板材、第2アルミニウム板材)の剛性が異なり、成形加工においては変形能が異なる。したがって、板面の一方側に凸面を有し、反対側に凹面を有する三次元形状への成形加工、例えば絞り成形や張出プレス成形などにおいては、成形方向と板面の向きを適切に選ぶことにより、成形性を格段に高めることができる。
この場合、発泡合成樹脂層の発泡倍率が1.5倍未満では制振性、遮音性、断熱性の面で不十分であり、逆に10倍を超えると均一安定な発泡状態が得られなくなり、アルミニウム樹脂複合積層板の加工において局部変形による割れ、しわなどの不具合を引き起こす。また発泡合成樹脂層の板厚が1mm以下では制振性等の性能が不十分であるとともに、アルミニウム樹脂複合積層板の成形加工が非常に困難となる。板厚が10mmを超えるとやはり成形加工が困難となり肌荒れなどの外観異常を引き起こしやすい。
また、このアルミニウム樹脂複合積層板を三次元成形する際には、強度、剛性の大きい第2アルミニウム板材を凸面となる側(通常、外面側)に、変形容易な第1アルミニウム板材を凸面の反対側である凹面となる側(内面側)となるように配置して成形することで、良好な成形性を確保しつつ、外面が平滑で意匠性に優れる三次元成形品を得ることができる。
また、第1アルミニウム板材の引張強さが100MPa未満または耐力が80MPa未満では加工割れが発生しやすくなり、また引張強さが200MPaを超えたり、耐力が180MPaを超えると加工性が劣り、アルミニウム樹脂複合積層板の限界絞り深さの低下や、発泡合成樹脂層との剥離などの不良が問題となる。また、第1アルミニウム板材の伸びが3%未満であると加工性が不足し割れが発生しやすく、伸びが27%を超えると局部しわが発生しやすくなる。
これに対して、第2アルミニウム板材の引張強さが150MPa未満あるいは耐力が120MPa未満では、加工割れの問題や、耐凹みなどの外面特性が劣る。また、第2アルミニウム板材の引張強さが610MPaを超える、あるいは耐力が500MPaを超えるとアルミニウム樹脂複合積層板が難加工となり、加工不良が増加したりプレス成形工程が多段となり煩雑となるおそれがある。さらに、第2アルミニウム板材の伸びが2.5%未満であると加工性が不足し割れが発生しやすく、伸びが18%を超えると局部しわが発生しやすくなる。また、第2アルミニウム板材と第1アルミニウム板材の引張強さの差、または耐力の差が10MPa未満であると、三次元加工成形において成形性が低下する。なお、耐力は、0.2%耐力を表す。
本発明のアルミニウム樹脂複合積層板において、前記第1アルミニウム板材の板厚が0.1mm以上0.3mm以下であり、前記第2アルミニウム板材の板厚が0.25mm以上0.5mm以下であり、前記第2アルミニウム板材の板厚が前記第1アルミニウム板材よりも1.5倍以上大きく形成されているとよい。
第1アルミニウム板材の板厚が0.1mm未満では十分な剛性が得られず成形不良を起こし易い。逆に第1アルミニウム板材の板厚が0.3mmを超えると所望の成形深さが得られない。また、第2アルミニウム板材の板厚が0.25mm未満では加工割れを起こし易く、耐凹みなど外面要求特性も不足する。また、第2アルミニウム板材の板厚が0.5mmを超えると加工困難となり成形性が低下する。さらに、第2アルミニウム板材の板厚が第1アルミニウム板材の板厚の1.5倍未満の大きさでは、三次元加工成形において成形性が低下する。
このようなアルミニウム板材を組み合わせたアルミニウム樹脂複合積層板とすることにより、肌荒れや割れ等の成形不良を確実に防止して、車体や車両部品等、幅広い範囲において用いられる良好な三次元成形品を得ることができる。
本発明のアルミニウム樹脂複合積層板において、前記発泡合成樹脂層は、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリスチレン樹脂(PS)、AS樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、メタクリル樹脂(PMMA)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリカカーボネート(PC)のいずれかから選択して用いるのが良い。
これらの熱可塑性樹脂をアルミニウム板材との芯材である発泡合成樹脂層に用いることで、三次元成形において加工追従性に優れ、アルミニウム板材との剥離や芯材割れを起こしにくいアルミニウム樹脂複合積層板が得られる。また、このように構成されるアルミニウム樹脂複合積層板を温間成形する場合においては、上記の樹脂のうち、耐熱温度が70℃以上200℃以下のものを選択することがさらに好ましく、これによりさらに温間三次元成形性に優れたアルミニウム樹脂複合積層板とすることができる。
なお、この場合の耐熱温度とは、例えば、外力を受けない状態で樹脂製品が変形・変質しないでその機能が保てる温度である。
また、このアルミニウム樹脂複合積層板を常温で成形しても良好な成形品を得ることができるが、金型及びアルミニウム樹脂複合積層板を加温して成形すると、より円滑に成形することができる。この場合において、材料、金型を発泡合成樹脂層の荷重たわみ温度以上、さらには耐熱温度以上融点に近い温度まで加温して温間成形することで、プレス成形時に材料を円滑に流動させることができ、しわ等を生じさせることなく、複雑な三次元形状の製品が得られる。この際、加温されることによって発泡合成樹脂層が溶融して両側のアルミニウム板材の間から流出しないようにするために、発泡合成樹脂層を構成する樹脂の融点よりも低い温度に加温すること、すなわち発泡合成樹脂層の樹脂溶出温度よりも低い温度で加熱することが好ましい。
本発明によれば、複雑な三次元形状の製品を肌荒れや割れ等を生じることなく成形することができ、外面が平滑で意匠性の優れた三次元成形品を得ることができる。
本発明の一実施形態のアルミニウム樹脂複合積層板の断面図である。 図1のアルミニウム樹脂複合積層板をプレス成形金型に設置して、ブランクホルダーとダイとの間にアルミニウム樹脂複合積層板の外周部を挟持してしわ押さえ力を付与した状態を示す断面図である。 プレス成形金型の半断面図であり、図2に示す状態からアルミニウム樹脂複合積層板を移動させて、アルミニウム樹脂複合積層板とパンチとを当接させた当接開始点を説明するものである。 プレス成形金型の半断面図であり、図3に示す状態からアルミニウム樹脂複合積層板をさらに移動させて、アルミニウム樹脂複合積層板の内側に変形を生じさせた状態を説明するものである。 プレス成形金型の半断面図であり、図4に示す状態からアルミニウム樹脂複合積層板をさらに移動させて、アルミニウム樹脂複合積層板の外側に変形を生じさせた状態を説明するものである。 プレス成形金型の半断面図であり、図5に示す状態から最終深さに到達するまでアルミニウム樹脂複合積層板を移動させた状態を表すものである。
以下、本発明に係るアルミニウム樹脂複合積層板及びこれを用いた三次元成形品の製造方法の実施形態を説明する。
本発明の三次元成形品としては、有底円筒、有底角筒等の筒状成形品、一方を開口した箱状成形品、ドーム状成形品などであり、その一方(通常、外面側)が凸面となり、他方(内面側)が凹面となっている。なお、その凸面の一部に若干の範囲で凹面を有する形状も含まれる。
アルミニウム樹脂複合積層板10は、図1に模式的に図示したように、発泡合成樹脂層13の両面にそれぞれアルミニウム板材11,12が積層された構成である。以下では、その一方面(三次元成形における凹面となる側)のアルミニウム板材を第1アルミニウム板材11、他方面(三次元成形における凸面となる側)のアルミニウム板材を第2アルミニウム板材12とする。
<第1アルミニウム板材>
第1アルミニウム板材11は、引張強さが100MPa以上200MPa以下、耐力が80MPa以上180MPa以下、伸びが3%以上27%以下とされ、板厚が0.1mm以上0.3mm以下に形成されている。例えば、第1アルミニウム板材11は、銅(Cu)を0.01質量%以上0.03質量%以下含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなる。ただし、上記の機械的性質を満たすものであれば、目的とされる三次元成形加工品の形状、それに伴う細部の加工度や外観特性、耐食性、その他の要求特性により、合金成分はこれに限定されるものではなく、また材料調質も適宜選定されうる。
第1アルミニウム板材11は、引張強さが100MPa未満または耐力が80MPa未満では加工割れが発生しやすくなり、また引張強さが200MPaを超えたり、耐力が180MPaを超えると加工性が劣り、アルミニウム樹脂複合積層板の限界絞り深さの低下や、発泡合成樹脂層13との剥離などの不良が問題となる。また、第1アルミニウム板材11の伸びが3%未満であると加工性が不足し割れが発生しやすく、伸びが27%を超えると局部しわが発生しやすくなる。
なお、この第1アルミニウム板材11では、必要な強度を保ちつつ変形能を高める目的で銅を少量添加する。マグネシウム(Mg)の添加では、強度向上には寄与するが成形性は劣る。銅の添加は、強度を向上させるとともに成形性も向上させる効果がある。ただし、過度の銅の添加は、腐食が生じやすくなるため注意が必要である。このため、銅の含有量を0.01質量%以上0.03質量%以下とした。銅の含有量が0.01質量%未満では強度、剛性が不足し、0.03質量%を超えると割れ等の成形不良が生じ易くなる。日本工業規格(JIS規格)で一部の1000系アルミニウムが該当する。
そして、第1アルミニウム板材11の引張強さが100MPa以上200MPa以下、耐力が80MPa以上180MPa以下、伸びが3%以上27%以下であると、アルミニウム樹脂複合積層板10において、第2アルミニウム板材12の強度、剛性とのバランスがとれ、三次元成形品を歩留まりよく成形することができる。引張強さ、耐力、伸びの値は、所定の最終製品厚さまで冷間圧延した板に対して、調質焼鈍(または安定化焼鈍)と呼ばれる最終焼鈍を施すことにより調整することができる。
この第1アルミニウム板材11の板厚は、第2アルミニウム板材12の板厚よりも小さく、0.1mm以上0.3mm以下とされる。第1アルミニウム板材11の板厚が0.1mm未満では十分な剛性が得られず成形不良を起こし易い。逆に第1アルミニウム板材11の板厚が0.3mmを超えると所望の成形深さが得られないおそれが生じる。
<第2アルミニウム板材>
第2アルミニウム板材12は、引張強さが150MPa以上610MPa以下、耐力が120MPa以上500MPa以下、伸びが2.5%以上18%以下とされ、引張強さが第1アルミニウム板材11よりも10MPa以上大きく、耐力が第1アルミニウム板材11よりも10MPa以上大きく、伸びが第1アルミニウム板材11よりも小さいものであって、板厚が0.25mm以上0.5mm以下であり、第1アルミニウム板材11の板厚よりも1.5倍以上大きく形成されている。例えば、第2アルミニウム板材12は、マグネシウムを1.5質量%以上1.8質量%以下、銅を0.01質量%以下含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなる。ただし、上記の機械的性質及び第1アルミニウム板材11との関係を満たすものであれば、目的とされる三次元成形加工品の形状、それに伴う細部の加工度や外観特性、耐食性、その他の要求特性により、合金成分はこれに限定されるものではなく、また材料調質も適宜選定されうる。
第2アルミニウム板材12は、引張強さが150MPa未満、あるいは耐力が120MPa未満では、加工割れの問題や、耐凹みなどの外面特性が劣る。また、第2アルミニウム板材12の引張強さが610MPaを超える、あるいは耐力が500MPaを超えるとアルミニウム樹脂複合積層板10が難加工となり、加工不良が増加したりプレス成形工程が多段となり煩雑となるおそれがある。また、第2アルミニウム板材12の伸びが2.5%未満であると加工性が不足し割れが発生しやすく、伸びが18%を超えると局部しわが発生しやすくなる。また、第2アルミニウム板材12と第1アルミニウム板材11の引張強さの差、または耐力の差が10MPa未満であると、三次元加工成形において成形性が低下する。
なお、マグネシウムは、アルミニウム中に固溶することで高い固溶硬化の効果を有し、材料の強度を大きくして、アルミニウム板材の剛性を高める効果がある。マグネシウム含有量が1.5質量%未満では、強度、剛性を高める効果が不足し、1.8質量%を超えると、三次元成形が困難になる。銅も、アルミニウム中に固溶することで、材料の強度を高める効果があるが、含有量が0.01質量%を超えると、強度のばらつきが大きくなって成形性を損なう。
第2アルミニウム板材12の引張強さが150MPa以上610MPa以下、耐力が120MPa以上500MPa以下、伸びが2.5%以上18%以下であると、所望の強度、剛性を維持しながら、肌荒れや割れ等の成形不良の発生を有効に防止することができ、また、スプリングバックも小さく、成形した三次元形状を保持することができる。第2アルミニウム板材12についても第1アルミニウム板材11同様、引張強さ、耐力、伸びの値は、所定の最終製品厚さまで冷間圧延した板に対して、調質焼鈍(または安定化焼鈍)と呼ばれる最終焼鈍を施すことにより調整することができる。
第2アルミニウム板材12の板厚は、強度、剛性を持たせるために、上述したように0.25mm以上0.5mm以下とされる。第2アルミニウム板材12の板厚が0.25mm未満では加工割れを起こし易く、耐凹みなど外面要求特性も不足する。0.5mmを超えると加工困難となり成形性が低下する。この場合、第2アルミニウム板材12の板厚は第1アルミニウム板材11の板厚よりも1.5倍以上大きくすることが重要である。第2アルミニウム板材12の板厚が第1アルミニウム板材11の1.5倍未満の大きさでは、成形加工の際に発泡合成樹脂層13の凹凸を第1アルミニウム板材11が吸収する効果が不足して、外面側の第2アルミニウム板材12に変形(肌荒れ)やしわが生じる原因となる。三次元成形品を第2アルミニウム板材12が外面側となるように配置して成形する場合に、外面の肌荒れや割れ等の発生を防止して、良好な表面状態に成形することができる。
<発泡合成樹脂層>
発泡合成樹脂層13は、発泡倍率1.5以上10倍以下で板厚が1mm以上10mm以下とされる。発泡合成樹脂層13の発泡倍率が1.5倍未満では制振性、遮音性、断熱性の面で不十分であり、逆に10倍を超えると均一安定な発泡状態が得られなくなり、アルミニウム樹脂複合積層板10の加工において局部変形による割れ、しわなどの不具合を引き起こす。また発泡合成樹脂層13の板厚が1mm以下では制振性等の性能が不十分であるとともに、アルミニウム樹脂複合積層板10の成形加工が非常に困難となる。発泡合成樹脂層13の板厚が10mmを超えるとやはり成形加工が困難となり肌荒れなどの外観異常を引き起こしやすい。
具体的には、発泡合成樹脂層13を形成する合成樹脂の種類は、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリスチレン樹脂(PS)、AS樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、メタクリル樹脂(PMMA)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリカカーボネート(PC)のいずれかから選択して用いるのが良い。さらに、発泡合成樹脂層13の耐熱温度は70℃以上であることが望ましく、さらに高難度の三次元成形を行う際には、金型及び材料(アルミニウム樹脂複合積層板10)を140℃程度までに加温して成形する温間成形を行う場合があるので、発泡合成樹脂層13の耐熱温度は110℃以上であるのが好ましい。
<アルミニウム樹脂複合積層板の特性及び製造方法>
このように構成される両アルミニウム板材11,12及び発泡合成樹脂層13を積層してなるアルミニウム樹脂複合積層板10全体としては、引張強さが15MPa以上150MPa以下、耐力が10MPa以上130MPa以下、伸びが2.5%以上27%以下であるとよく、三次元形状の製品を安定した形状で成形することができる。さらに望ましくは、アルミニウム樹脂複合積層板10の伸びが17.5%以上であると成形性の面で好ましい。
このアルミニウム樹脂複合積層板10は、発泡合成樹脂層13、両アルミニウム板材11,12をそれぞれ用意し、これらを接着層を介して積層することにより、製造される。接着層は、芯材の発泡合成樹脂層13の材質と同系の樹脂を主成分とするものを選定することが、必要な接着性を確保するうえで好ましい。例えば、芯材となる発泡合成樹脂層13をポリプロピレンで構成する場合は、ポリプロピレンが主成分の接着剤等により接着層を構成することが好適である。この場合、両側のアルミニウム板材11,12と芯材である発泡合成樹脂層13との密着性が増し、三次元成形加工時やその後の使用時においてアルミニウム板材11,12と発泡合成樹脂層13との界面における剥離を抑制することができる。
そして、このような接着剤を発泡合成樹脂層13の両面又は両アルミニウム板材11,12の片面に塗布し、両アルミニウム板材11,12の間に発泡合成樹脂層13を挟み、これらをホットプレスやホットロールにより加圧・加熱することにより、発泡合成樹脂層13の両面に接着層を介してアルミニウム板材11,12を一体に積層する。
<三次元成形品の製造>
このようにして得られたアルミニウム樹脂複合積層板10を用いて三次元成形品を製造する場合、例えば図2〜図6に示すように、プレス用金型100を用いる。プレス用金型100は、成形後の三次元成形品の底面と略同形状の成形孔21を有するダイ20と、成形孔21と略同形状の貫通孔31を有するブランクホルダー30と、三次元成形品の底部を絞ることが可能な柱状形状のパンチ40とを備えるものである。
まず、このプレス用金型100のブランクホルダー30上に、アルミニウム樹脂複合積層板10の第2アルミニウム板材12が成形品の外面となるように配置する。このとき、成形品の深さが小さい場合には常温で成形するが、複雑な形状の成形品である場合、金型の表面及びアルミニウム樹脂複合積層板10を予め加温して、温間成形を行う。温間成形の温度としては、高いほど成形には有利であるが、発泡合成樹脂層13を形成する合成樹脂の融点未満、例えば発泡合成樹脂層13を融点150℃、耐熱温度120℃のポリプロピレンで形成した場合には、ポリプロピレンの融点未満で耐熱温度以上とされ、すなわち、発泡合成樹脂層13の樹脂が溶出してしまう温度よりも低い温度とされる。なお、温間成形の温度は、成形品の形状、温度バラツキ等に応じて適宜設定される。
そして、図2から図6に順に示すように、ブランクホルダー30上にアルミニウム樹脂複合積層板10を配置した後、ダイ20を下降移動させ、アルミニウム樹脂複合積層板10に絞り成形を施すことにより三次元形状の成形品を製造する。
まず、図2に示すように、アルミニウム樹脂複合積層板10の外周部を、ブランクホルダー30とダイ20との間に挟持してしわ押さえ力Fを付与する。しわ押さえ力Fは、アルミニウム樹脂複合積層板10の発泡合成樹脂層13に変形を生じさせない範囲の低圧に保持する。この際、ブランクホルダー30とダイ20とは予め加温されているので、ブランクホルダー30とダイ20との間にアルミニウム樹脂複合積層板10の外周部が挟まれることにより加熱される。これにより、アルミニウム樹脂複合積層板10の内部に存在する歪みが取り除かれ、外周部が平坦化される。
次に、ブランクホルダー30とダイ20との間にアルミニウム樹脂複合積層板10の外周部を挟持してしわ押さえ力Fを保持した状態でアルミニウム樹脂複合積層板10を下降移動させることにより、図3〜図6に順に示すように、ダイ20とパンチ40との間でアルミニウム樹脂複合積層板10に絞り成形を施し、図6に示す三次元成形品10Aを成形する。
このとき、アルミニウム樹脂複合積層板10は、大きい加工となる曲げ部分で、芯材である発泡合成樹脂層13が凹凸状に変形し易い。このアルミニウム樹脂複合積層板10においては、外面側に配置される第2アルミニウム板材12が内面側に配置される第1アルミニウム板材11より厚く形成され、強度、剛性も第1アルミニウム板材11より高く、これに対して、内面側に配置される第1アルミニウム板材11は板厚が小さく、変形が容易であるので、発泡合成樹脂層13に生じる凹凸が成形品の内面側の第1アルミニウム板材11の変形により吸収される。
詳述すると、図3に示すようにアルミニウム樹脂複合積層板10をパンチ40に当接させてから、図4に示すようにアルミニウム樹脂複合積層板10をさらに下降移動させたアルミニウム樹脂複合積層板10の変形開始直後では、強度、剛性の低い第1アルミニウム板材11と発泡合成樹脂層13のみが変形する。そして図5に示すように、アルミニウム樹脂複合積層板10をさらに下降移動させると、強度、剛性の高い第2アルミニウム板材12が変形し、凸面が形成される。このように、アルミニウム樹脂複合積層板10においては、変形量の大きい曲げ部分において、強度、剛性が低い第1アルミニウム板材11を変形させた後で、第1アルミニウム板材11よりも強度、剛性が高い第2アルミニウム板材12を変形させることができることから、外面側の第2アルミニウム板材12に肌荒れや割れが発生することが防止される。また、温間成形することにより、さらに成形性が向上し、表面を平滑にすることができる。
表1に示すように、第1アルミニウム板材(A)及び第2アルミニウム板材(B)と発泡合成樹脂層とを表1に示す組み合わせで、アルミニウム樹脂複合積層板の試料を製造した。第1アルミニウム板材(A)と第2アルミニウム板材(B)の機械的特性は、JIS−Z2241の5号試験片を作製して引張試験を行い、引張強さ、0.2%耐力および伸びを測定した。なお、発泡合成樹脂層の材料には、表1に示す種々の種類ものを選び、発泡倍率、板厚も変動させた。また、接着剤(接着層)としては、発泡合成樹脂層を形成する合成樹脂の種類と同系の主成分の接着剤を用いた。
Figure 2017205886
得られたアルミニウム樹脂複合積層板の試料について、成形性を角筒絞り試験により評価した。この角筒絞り試験における成形温度は、各々の発泡合成樹脂層の耐熱温度よりも10℃以上20℃以下の範囲の高い温度とし、さらに融点以下の温度に制御した。その他の成形速度、潤滑などの条件は一定にして実施した。また、本試験では、一辺が40mmの正方形である角筒絞り(ダイコーナーR=3mm)について、絞り比が2.3の容器を、成形速度2mm/秒、しわ押さえ力5kNの条件により、絞り深さ30mmにて角筒絞り試験を実施した。
このときの成形品の寸法精度(絞り深さ寸法精度)を評価するため、目標絞り深さと成形品の絞り深さとの差分(目標絞り深さ−成形品絞り深さ)を測定し、差分が2mm未満であった場合を「◎」、2mm以上5mm未満であった場合を「○」、5mm以上10mm未満であった場合を「△」、10mm以上であった場合を「×」と判定した。さらに成形品外観を観察し、外面の「肌荒れ」、「樹脂剥れ」、「発泡樹脂均一度、」「樹脂の溶出」について成形品を評価した。それぞれ5個の成形品において、5個とも良好だった場合を「◎」、5個中4個又は3個良好であった場合を「〇」、5個中2個良好であった場合を「△」、5個中良好であったのが1個又は0個の場合を「×」とした。合否の判定は、実製品形状・サイズでの成形性との相関から、「◎」「○」「△」を合格、「×」を不合格と判定した。
結果を表2に示す。なお、比較例35のアルミニウム樹脂複合積層板については、成形ができず、各評価を行えなかったことから、結果を全て「×」とした。
Figure 2017205886
この表2の結果からわかるように、実施例1〜32のアルミニウム樹脂複合積層板においては、角筒深絞り成形において、概ね良好な成形性を示す。これに対して比較例33〜45では、十分な成形性が得られず、実成形への適用が困難であり、三次元成形用の積層板として好ましくない。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
10 アルミニウム樹脂複合積層板
13 発泡合成樹脂層
11 第1アルミニウム板材(凹面となる側のアルミニウム板材)
12 第2アルミニウム板材(凸面となる側のアルミニウム板材)
100 プレス用金型
21 成形孔
20 ダイ
30 ブランクホルダー
40 パンチ

Claims (3)

  1. 発泡倍率が1.5倍以上10倍以下で板厚が1mm以上10mm以下の発泡合成樹脂層の両面に、アルミニウム板材が積層されてなり、 前記アルミニウム板材のうちの一方面に配置される第1アルミニウム板材は、引張強さが100MPa以上200MPa以下、耐力が80MPa以上180MPa以下、伸びが3%以上27%以下とされ、
    前記アルミニウム板材のうちの他方面に配置される第2アルミニウム板材は、引張強さが150MPa以上610MPa以下であって前記第1アルミニウム板材よりも10MPa以上大きく、耐力が120MPa以上500MPa以下であって前記第1アルミニウム板材よりも10MPa以上大きく、伸びが2.5%以上18%以下であって前記第1アルミニウム板材よりも小さく、板厚が前記第1アルミニウム板材よりも大きく設けられていることを特徴とするアルミニウム樹脂複合積層板。
  2. 前記第1アルミニウム板材の板厚が0.1mm以上0.3mm以下であり、前記第2アルミニウム板材の板厚が0.25mm以上0.5mm以下であり、前記第2アルミニウム板材の板厚が前記第1アルミニウム板材の板厚よりも1.5倍以上大きく形成されていることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
  3. 前記発泡合成樹脂層は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカカーボネートのいずれかからなることを特徴とする請求項1又は2に記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
JP2016097694A 2016-05-16 2016-05-16 アルミニウム樹脂複合積層板 Expired - Fee Related JP6752412B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016097694A JP6752412B2 (ja) 2016-05-16 2016-05-16 アルミニウム樹脂複合積層板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016097694A JP6752412B2 (ja) 2016-05-16 2016-05-16 アルミニウム樹脂複合積層板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017205886A true JP2017205886A (ja) 2017-11-24
JP6752412B2 JP6752412B2 (ja) 2020-09-09

Family

ID=60416859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016097694A Expired - Fee Related JP6752412B2 (ja) 2016-05-16 2016-05-16 アルミニウム樹脂複合積層板

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6752412B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240006094A (ko) * 2022-06-16 2024-01-15 주식회사 에스폴리텍 Abs발포폼층이 형성된 내충격성 및 난연성이 우수한 알루미늄 복합판넬

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0443027A (ja) * 1990-06-08 1992-02-13 Kobe Steel Ltd アルミニウム及びアルミニウム合金製プレス成形用複合板
JP2010064307A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Kobe Steel Ltd 積層板および複合成形体
JP2011189587A (ja) * 2010-03-13 2011-09-29 Furukawa Electric Co Ltd:The アルミニウム材/発泡樹脂層の複合材及びその製造方法
JP3194706U (ja) * 2014-09-25 2014-12-04 積水化成品工業株式会社 天井用の複合板
JP5952948B1 (ja) * 2015-08-28 2016-07-13 三菱アルミニウム株式会社 アルミニウム樹脂複合積層板

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0443027A (ja) * 1990-06-08 1992-02-13 Kobe Steel Ltd アルミニウム及びアルミニウム合金製プレス成形用複合板
JP2010064307A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Kobe Steel Ltd 積層板および複合成形体
US20110159261A1 (en) * 2008-09-09 2011-06-30 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Laminated plate and composite formed body
JP2011189587A (ja) * 2010-03-13 2011-09-29 Furukawa Electric Co Ltd:The アルミニウム材/発泡樹脂層の複合材及びその製造方法
JP3194706U (ja) * 2014-09-25 2014-12-04 積水化成品工業株式会社 天井用の複合板
JP5952948B1 (ja) * 2015-08-28 2016-07-13 三菱アルミニウム株式会社 アルミニウム樹脂複合積層板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240006094A (ko) * 2022-06-16 2024-01-15 주식회사 에스폴리텍 Abs발포폼층이 형성된 내충격성 및 난연성이 우수한 알루미늄 복합판넬
KR102649046B1 (ko) * 2022-06-16 2024-03-21 주식회사 에스폴리텍 Abs발포폼층이 형성된 내충격성 및 난연성이 우수한 알루미늄 복합판넬

Also Published As

Publication number Publication date
JP6752412B2 (ja) 2020-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9545738B2 (en) Method of forming deep-drawn paint film laminated sheet metal and articles made therefrom
JP2017221957A (ja) アルミニウム樹脂複合積層板の曲げ加工方法
JP6715091B2 (ja) アルミニウム樹脂複合積層板の孔抜き加工方法
US11040518B2 (en) Laminated body and method of producing shaped article
JP5952948B1 (ja) アルミニウム樹脂複合積層板
JP6262951B2 (ja) 複合体およびその製造方法
EP2999588B1 (en) Three-dimensional structural member formed by a sandwich structure with foam core between metallic layers
US20110159247A1 (en) Heat ray shield cover
JP2017222069A (ja) アルミニウム樹脂複合積層板の絞り成形金型及びプレス成形方法
JP6401413B1 (ja) 金属−繊維強化樹脂複合成型体の製造方法
US20170145530A1 (en) Method for Producing Hot-Formed Components
JP2009090522A (ja) 複合板および複合成形体
JP2017192972A (ja) アルミニウム樹脂複合積層板の絞り成形用ブランク材及びこれを用いた三次元成形品の製造方法
JP2017205886A (ja) アルミニウム樹脂複合積層板
JP2017185740A (ja) アルミニウム樹脂複合積層板及び三次元成形品の製造方法
RU2619711C2 (ru) Способ производства нетканого композиционного слоистого продукта с разной степенью твердости
JP2018012108A (ja) アルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法
EP2987568B1 (en) Hot press forming device for coated steel and hot press forming method using same
JP2017217671A (ja) アルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法
JP2021154578A (ja) サンドイッチ型樹脂複合鋼板
Tronvoll et al. Low-cost tooling concept for customized tube bending by the use of additive manufacturing
Seyyedi et al. Numerical and experimental investigation of effective parameters on formability of Al-St two layer sheet metals
JPH04319432A (ja) 制振性に優れた自動車用薄鋼板クラッドアルミニウム薄板およびその製造方法
KR101999532B1 (ko) 샌드위치 패널의 성형물 및 샌드위치 패널을 성형하는 방법
JP2021066115A (ja) アルミニウム樹脂複合積層板

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20170511

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20170522

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20170522

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190129

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191023

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191029

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191210

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200616

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20200707

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200708

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6752412

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees