JP2019151382A - 樹脂ケース - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂ケースの強度を向上する。【解決手段】連続繊維シート１０は、樹脂ケースの底面４を構成する底面部１２と、底面部１２に対して立ち上がり樹脂ケースの周壁６Ａを構成する立壁部１４と、底面部１２と立壁部１４とをつなぐ連続繊維シート１０が周壁６Ａに沿って段状に屈曲した段曲げ部１６とを有している。樹脂部材２０は、段曲げ部１６に接合され、段曲げ部１６から樹脂ケースの外縁５Ａへ向かって延在するリブ部２２を有している。【選択図】図２

Description

本開示は、樹脂ケースに関する。

従来、連続繊維を含有する熱可塑性樹脂からなる基材をプレス加工し、所望の大きさおよび形状に対して不足している部分を溶融状態の熱可塑性樹脂を射出して補充することで成形品を製造する技術が開示されている（たとえば、特開２０１４−１４８１２４号公報（特許文献１）参照）。

特開２０１４−１４８１２４号公報

上記文献に記載の技術を、複数の凹凸を有する複雑な形状の成形品に適用する場合、連続繊維に切れおよびシワなどが起こる可能性があるため、分割して接合されるが、その結果成形品の強度が低下する可能性がある。

本開示では、強度を向上できる樹脂ケースが提供される。

本開示に従うと、連続繊維シートと、連続繊維シートに接合された樹脂部材とを備える樹脂ケースが提供される。連続繊維シートは、樹脂ケースの底面を構成する底面部と、底面部に対して立ち上がり樹脂ケースの周壁を構成する立壁部と、底面部と立壁部とをつなぐ連続繊維シートが周壁に沿って段状に屈曲した段曲げ部とを有している。樹脂部材は、段曲げ部に接合され、段曲げ部から樹脂ケースの外縁へ向かって延在するリブ部を有している。

係る構成によれば、リブ部によって樹脂ケースの圧縮強度を向上することができ、段曲げ部によって樹脂ケースの引張強度を向上することができるので、周壁に対して直交する方向の応力の発生に対して、樹脂ケースの周壁の強度を向上することができる。

上記の樹脂ケースにおいて、樹脂部材は、リブ部を複数有している。複数のリブ部で圧縮応力を受ける構成とすることで、樹脂ケースの圧縮強度をより向上することができる。

上記の樹脂ケースは、平面視において略多角形状の形状を有しており、リブ部は、多角形の辺の中央部分に設けられている。樹脂ケースの周壁のうち、構造的に強度が相対的に小さくなる多角形の辺の中央部分に、リブ部を設けて補強することにより、樹脂ケースの周壁の強度を効果的に向上することができる。

上記の樹脂ケースにおいて、リブ部は、底面に対して略直交して延在している。段曲げ部に対して上方から作用する応力をリブ部によって受けることができるので、樹脂ケースの強度をさらに向上することができる。

上記の樹脂ケースにおいて、樹脂部材は、リブ部よりも樹脂ケースの外縁に近く配置され、底面に対して略平行に延在する横リブ部を有している。樹脂ケースの外部から周壁に対して直交する方向の応力が作用する場合に、横リブ部を介して応力を伝搬させて応力を横方向に分散でき、局所的な応力集中の発生を回避できることにより、樹脂ケースの強度をさらに向上することができる。

上記の樹脂ケースにおいて、樹脂部材は、横リブ部を複数有している。複数の横リブ部を介して応力を分散する構成とすることで、樹脂ケースの強度をさらに向上することができる。

上記の樹脂ケースにおいて、横リブ部は、多角形の辺の中央部分に設けられている。樹脂ケースの周壁のうち、構造的に強度が相対的に小さくなる多角形の辺の中央部分に、横リブ部を設けて補強することにより、樹脂ケースの周壁の強度を効果的に向上することができる。

本開示に従えば、樹脂ケースの強度を向上することができる。

実施の形態に係る樹脂ケースの平面図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う樹脂ケースの断面図である。 図２に示す矢印ＩＩＩ方向から見た、樹脂ケースの部分下面図である。 図１に示す矢印ＩＶ方向から見た樹脂ケースの側面図である。

以下、図面に基づいて、実施の形態における樹脂成形品の成形装置について説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。

図１は、実施の形態に係る樹脂ケース１の平面図である。図１に示す樹脂ケース１は、平面視において略矩形状の底面４と、底面４の縁部分において底面４に対して立ち上がる周壁とを有している。樹脂ケース１は、平面視において、略長方形状の形状を有している。実施の形態の樹脂ケース１を平面視した形状は、厳密な多角形ではなく、多角形のコーナー部分に緩やかな曲線形状を有しているが、本明細書中における略多角形とは、このような形状を含むものとする。樹脂ケース１は、底面４と底面４を取り囲む四方の周壁とによって、上方が開口した収容空間を形成しており、収容空間内に物品を収容可能に構成されている。

樹脂ケース１は、平面視における外側の縁部分を構成する外縁５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを有している。外縁５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、直線状に延びている。外縁５Ａと外縁５Ｃとは、略平行に延びている。外縁５Ｂと外縁５Ｄとは、略平行に延びている。外縁５Ａ，５Ｃと外縁５Ｂ，５Ｄとは、略直交して延びている。本明細書中において、図１に示すように、樹脂ケース１の平面視において外縁５Ｂ，５Ｄの延びる方向をＸ方向とし、外縁５Ａ，５Ｃの延びる方向をＹ方向とする。Ｘ方向とＹ方向とは、互いに直交している。

本明細書中において、略平行とは、複数の直線または平面が厳密に平行である場合を含み、かつ、複数の直線または平面が厳密には平行に延びていないものの互いの成す角度が十分に小さい（たとえば１０°以下）場合を含むものとする。本明細書中において、略直交、または略垂直とは、複数の直線または平面が厳密に直角を成す場合を含み、かつ、複数の直線または平面が厳密には直角を成さないものの互いの成す角度が直角に十分に近い（たとえば８０°以上１００°以下）場合を含むものとする。

樹脂ケース１は、連続繊維シート１０と、樹脂部材２０とを備えている。樹脂ケース１の底面４は、連続繊維シート１０によって構成されている。樹脂ケース１を、連続繊維シート１０を含んで構成することにより、樹脂ケース１の軽量化が実現されている。

連続繊維シート１０は、連続繊維が熱可塑性樹脂に埋め込まれたシート状の基材であり、オルガノシートと称される。連続繊維は、たとえばガラス繊維である。熱可塑性樹脂は、たとえばポリアミド６である。連続繊維は、連続繊維シート１０内において、複数方向に延びている。連続繊維は、少なくとも、Ｘ方向に延びる連続繊維と、Ｙ方向に延びる連続繊維とを含んでいる。連続繊維シート１０は、異なる方向に延びる連続繊維が互いに交差（典型的には直交）する、メッシュ状の連続繊維を含んでいる。

連続繊維シート１０は、樹脂ケース１の周壁の近傍において、連続繊維シート１０が折り曲げられた段曲げ部１６を有している。段曲げ部１６の詳細は後述する。

樹脂部材２０は、射出成形により成形されており、形状の自由度が高い。樹脂部材２０は、連続繊維シート１０が成形空間内に配置された金型に熱可塑性樹脂を射出して硬化することで連続繊維シート１０と熱可塑性樹脂とを一体化するインサート成形によって、連続繊維シート１０に接合されている。射出される熱可塑性樹脂は、たとえば、ガラス繊維を含有するポリアミド６である。ガラス繊維の含有量は、たとえば３０重量パーセントである。連続繊維シート１０のプレス加工による成形と樹脂部材２０の射出成形とが同時に行なわれてもよい。

樹脂部材２０は、樹脂ケース１の周壁を構成する周壁構成部２８を有している。周壁構成部２８は、その上端が外側に屈曲したへり部２９を有している。へり部２９の外周縁が、樹脂ケース１の外縁５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを構成している。

図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う樹脂ケース１の断面図である。図２に示すＺ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向であり、図１においては紙面垂直方向である。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、三次元直交座標系を構成している。樹脂ケース１の底面４は、Ｘ方向およびＹ方向に沿って延在しており、ＸＹ平面上に存在している。図２に示す樹脂ケース１の周壁６Ａは、樹脂ケース１の周壁のうち外縁５Ａの近傍に配置された一部の周壁であり、Ｙ方向およびＺ方向に沿って延在している。

図２に示すように、連続繊維シート１０は、樹脂ケース１の底面４を構成する底面部１２と、樹脂ケース１の周壁６Ａを構成する立壁部１４とを有している。段曲げ部１６は、底面部１２と立壁部１４とをつないで構成されている。段曲げ部１６は、立壁部１４の根元部分に設けられている。段曲げ部１６は、樹脂ケース１の内部空間側に突き出ている。段曲げ部１６は、樹脂ケース１の収容空間の内部に突き出るように、連続繊維シート１０が折り曲げられて形成されている。

段曲げ部１６は、底面部１２の周縁部に、平面視において当該周縁部の延びる方向（図２に示す実施の形態ではＹ方向）に沿って連続繊維シート１０が折り曲げられることにより、形成されている。段曲げ部１６は、連続繊維シート１０が三カ所の折り曲げ位置１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃにおいて折り曲げられることにより、形成されている。連続繊維シート１０が二回以上（図２に示す実施の形態では三回）折り返されることにより、段曲げ部１６が形成されている。

図２に示す折り曲げ位置１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃにおいて、連続繊維シート１０は、図２中の紙面垂直方向、すなわちＹ方向に沿って、屈曲している。図２に示す段曲げ部１６は、連続繊維シート１０が周壁６Ａに沿って段状に屈曲することにより、形成されている。段曲げ部１６は、連続繊維シート１０をクランク状に屈曲して形成されている。段曲げ部１６は、底面部１２に対し段差を構成する、階段状の形状を有している。

段曲げ部１６は、縦面部１７と横面部１８とを有している。縦面部１７は、折り曲げ位置１６Ａと折り曲げ位置１６Ｂとの間に形成されている。縦面部１７は、底面４を構成する底面部１２の外周縁から、略垂直に立ち上がっている。横面部１８は、折り曲げ位置１６Ｂと折り曲げ位置１６Ｃとの間に形成されている。横面部１８は、縦面部１７の上縁から、樹脂ケース１の外縁５Ａに向かって、底面部１２と略平行に延びている。横面部１８の一方の縁が縦面部１７の上縁につながり、横面部１８の他方の縁が立壁部１４の下縁につながっている。

立壁部１４は、樹脂部材２０の一部構成である周壁構成部２８に沿って設けられている。立壁部１４と周壁構成部２８とは、一体に接合されている。立壁部１４と周壁構成部２８とは、上述したインサート成形時に一体化されている。

樹脂部材２０は、リブ部２２を有している。リブ部２２は、連続繊維シート１０の段曲げ部１６に接合されている。段曲げ部１６とリブ部２２とは、上述したインサート成形時に一体化されている。

リブ部２２は、段曲げ部１６の縦面部１７に接合されており、縦面部１７から樹脂ケース１の外縁５Ａへ向かって延在している。Ｘ方向において、リブ部２２は、段曲げ部１６と樹脂ケース１の外縁５Ａとの間に配置されている。リブ部２２は、段曲げ部１６の横面部１８に接合されており、横面部１８から樹脂ケース１の底面４へ向かって延在している。Ｚ方向において、リブ部２２は、段曲げ部１６と樹脂ケース１の底面４との間に配置されている。

リブ部２２が段曲げ部１６の縦面部１７と横面部１８との両方に接触して配置され、縦面部１７と横面部１８との両方に接合されていることにより、連続繊維シート１０に対するリブ部２２の接合強度が高められている。リブ部２２は、段曲げ部１６によって形成されている段差形状の内側に配置されている。上述した収容空間が上方に開口するように樹脂ケース１が配置されている場合に、リブ部２２は、段曲げ部１６に対して下方かつ樹脂ケース１の外側に配置されている。

図２に示すリブ部２２は、Ｘ方向およびＺ方向に沿って延在している。リブ部２２は、ＸＺ平面上に存在している。リブ部２２は、段曲げ部１６の縦面部１７に対して略直交して延在し、かつ横面部１８に対して略直交して延在している。リブ部２２は、底面部１２と立壁部１４との両方に対して略直交して延在している。リブ部２２は、樹脂ケース１の底面４および周壁６Ａに対して略直交して延在している。

樹脂部材２０は、横リブ部２４を有している。横リブ部２４は、Ｘ方向およびＹ方向に沿って延在している。横リブ部２４は、ＸＹ平面上に延在している。図２に示す横リブ部２４は、長手方向がＹ方向に延びる細長平板状の形状を有している。横リブ部２４は、樹脂ケース１の底面４に対して略平行に延在している。横リブ部２４は、リブ部２２に対して略直交して延在している。

横リブ部２４は、リブ部２２よりも樹脂ケース１の外縁５Ａに近く配置されている。横リブ部２４の一対の長辺のうちの一方が、リブ部２２に対向しており、リブ部２２に接合されて一体化されている。横リブ部２４の一対の長辺のうちの他方は、樹脂ケース１の外部に向いており、樹脂ケース１の外縁５Ａを構成している。

樹脂ケース１は、複数（図２に示す実施の形態では３つ）の横リブ部２４を有している。各々の横リブ部２４は、互いに間隔を空けてＺ方向に並んで、平行に配置されている。

樹脂部材２０は、縦リブ部２６を有している。図２に示す縦リブ部２６は、Ｘ方向およびＺ方向に沿って延在している。図２に示す縦リブ部２６は、ＸＺ平面上に延在している。縦リブ部２６は、長手方向がＺ方向に延びる細長板状の形状を有している。縦リブ部２６は、リブ部２２と略平行に延在している。縦リブ部２６は、周壁構成部２８に対して略直交して延在している。縦リブ部２６は、横リブ部２４に対して略直交して延在している。

縦リブ部２６は、樹脂部材２０のへり部２９と、複数の横リブ部２４のうち最も上方にある（最もへり部２９との間隔の小さい）横リブ部２４との間に配置されている。縦リブ部２６の上端は、へり部２９の下面に接合されている。縦リブ部２６の下端は、横リブ部２４の上面に接合されている。縦リブ部２６の一対の長辺のうちの一方が、周壁構成部２８に対向しており、周壁構成部２８に接合されて一体化されている。縦リブ部２６の一対の長辺のうちの他方は、樹脂ケース１の外部に向いており、樹脂ケース１の外縁５Ａを構成している。

図３は、図２に示す矢印ＩＩＩ方向から見た、樹脂ケース１の部分下面図である。なお図２には、図３中の矢印ＩＩ方向から見た樹脂ケース１の断面が図示されている。図３に示すように、樹脂部材２０は、複数のリブ部２２を有している。各々のリブ部２２は、互いに間隔を空けてＹ方向に並んで、平行に配置されている。樹脂ケース１を下方から見て、隣り合うリブ部２２の間に、段曲げ部１６を構成する横面部１８を視認可能である。

図４は、図１に示す矢印ＩＶ方向から見た樹脂ケース１の側面図である。なお図２には、図４中の矢印ＩＩ−ＩＩに沿う樹脂ケース１の断面が図示されている。図４に示すように、Ｙ方向における樹脂ケース１の周壁６Ａの中央部分に、リブ部２２、横リブ部２４および縦リブ部２６が設けられており、高剛性部が形成されている。図１に示すように樹脂ケース１は平面視において略長方形状の形状を有しており、高剛性部は当該長方形の辺の中央部分に設けられている。

以上説明した、実施の形態に係る樹脂ケース１では、図２に示すように、連続繊維シート１０は段状に屈曲した段曲げ部１６を有しており、樹脂部材２０は段曲げ部１６から樹脂ケース１の外縁５Ａへ向かって延在するリブ部２２を有している。このような構成とすることで、樹脂ケース１の外部から周壁６Ａに、周壁６Ａに対して直交する方向（図２においてはＸ方向）の応力が作用する場合に、当該応力は、リブ部２２から連続繊維シート１０の順に伝搬する。リブ部２２によって樹脂ケース１の圧縮強度が向上しており、かつ、連続繊維シート１０の段曲げ部１６によって樹脂ケース１の引張強度が向上しているため、応力の発生に対して樹脂ケース１の周壁６Ａの強度を向上することができる。

図３，４に示すように、樹脂部材２０は、リブ部２２を複数有している。複数のリブ部２２で圧縮応力を受ける構成とすることで、樹脂ケース１の圧縮強度をより向上することができる。

図１に示すように、樹脂ケース１は、平面視において略四角形状の形状を有している。図４に示すように、リブ部２２は、当該四角形の辺の中央部分に設けられている。樹脂ケース１の周壁６Ａのうち、構造的に強度が相対的に小さくなる四角形の辺の中央部分にリブ部２２を設けて、当該中央部分を補強することにより、樹脂ケース１の周壁６Ａの強度を効果的に向上することができる。

図２に示すように、リブ部２２は、樹脂ケース１の底面４に対して略直交して延在している。このようにすれば、段曲げ部１６に対して上方から作用する（図２においてはＺ方向に沿う）応力が、リブ部２２によって受けられる。リブ部２２が上下方向における段曲げ部１６の強度を向上させているので、段曲げ部１６の横面部１８上に物品を載せ置く場合に、物品をより安定して支持することができる。したがって、樹脂ケース１の強度をさらに向上することができる。

図２，４に示すように、樹脂部材２０は、横リブ部２４をさらに有している。横リブ部２４は、リブ部２２よりも樹脂ケース１の外縁５Ａに近く配置されており、樹脂ケース１の底面４に対して略平行に延在している。このような構成とすることで、樹脂ケース１の外部から周壁６Ａに、周壁６Ａに対して直交する方向（図２においてはＸ方向）の応力が作用する場合に、横リブ部２４を介して応力を伝搬させて応力を横方向（実施の形態ではＹ方向）に分散することができる。局所的な応力集中の発生を回避できることにより、樹脂ケース１の強度をさらに向上することができる。

図２に示すように、樹脂部材２０は、横リブ部２４を複数有している。複数の横リブ部２４を介して応力を分散する構成とすることで、樹脂ケース１の強度をさらに向上することができる。

図４に示すように、横リブ部２４は、平面視における樹脂ケース１のなす四角形の、辺の中央部分に設けられている。樹脂ケース１の周壁６Ａのうち、構造的に強度が相対的に小さくなる四角形の辺の中央部分に横リブ部２４を設けて、当該中央部分を補強することにより、樹脂ケース１の周壁６Ａの強度を効果的に向上することができる。

以上の実施の形態では、樹脂ケース１の外縁５Ａの近傍に段曲げ部１６、リブ部２２および横リブ部２４を設けて周壁６Ａの強度を向上する技術について説明した。樹脂ケース１の他の外縁５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの近傍にも、実施の形態と同様の段曲げ部１６、リブ部２２および横リブ部２４を設けて高剛性部を形成することで、樹脂ケース１の四方の周壁を全て補強することができ、樹脂ケース１の強度のさらなる向上を実現することができる。

実施の形態では、段曲げ部１６が、三カ所の折り曲げ位置１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃにおいて屈曲された一段の段差を有する例について説明した。段曲げ部１６は、底面部１２とほぼ平行に延びる横面部と底面部１２に対してほぼ直交して上方に向けて延びる縦面部とを交互に複数有する、複数段の階段形状に形成されてもよい。段曲げ部１６を複数段に形成することにより、樹脂ケース１の強度をさらに向上することができる。

実施の形態では、各々のリブ部２２は平板形状を有しているが、リブ部２２は、段曲げ部１６と樹脂ケース１の外縁との間で圧縮応力を受けられるのであれば、平板形状が一部切り欠かれた形状であっても構わない。

樹脂ケース１の底面４は、略矩形に限られず任意の四角形状を有していてもよく、さらには四角形に限られず任意の略多角形状の形状を有していてもよい。当該多角形の辺の中央部分に実施の形態と同様のリブ部および横リブ部を含む高剛性部を設けることにより、樹脂ケース１の強度を向上できる効果を、同様に得ることができる。

以下、実施例について説明する。実施の形態で説明した構成を有する樹脂ケース１を作成し、周壁６Ａに対して、周壁６ＡのＹ方向における中央部分への応力の負荷と除去とを繰り返すことで、樹脂ケース１が破損を免れる最大耐荷重についての評価を行なった。第一比較例として、連続繊維シートが段曲げ部を有しておらず、底面部と周壁構成部とが段曲げ部を介さずに直接つながっている連続繊維シートを備える樹脂ケースについて、同様の評価を行なった。第二比較例として、底面部のみを有しており底面部から立ち上がる形状を有しない連続繊維シートを備える樹脂ケースについて、同様の評価を行なった。

実施例の樹脂ケース１は、樹脂ケース１の外部から周壁に作用する応力に対して十分な強度を発現できることが示された。第２比較例の樹脂ケースは、最大耐荷重が実施例の五分の一未満であり、第１比較例の樹脂ケースは、最大耐荷重が実施例の三分の一未満であり、いずれも最大耐荷重は不十分であった。また、実施例の樹脂ケース１において、最大耐荷重を超える荷重を負荷して樹脂ケース１に変形を発生させた場合に、樹脂ケース１の底面４に変形が発生し、周壁を補強する高剛性部に破損は生じなかった。

したがって、樹脂ケース１を段曲げ部１６とリブ部２２とを備える構成とすることで、樹脂ケース１の強度を十分に高めることができ、樹脂ケース１に収容される物品を適切に保護することができることが示された。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 樹脂ケース、４ 底面、５Ａ〜５Ｄ 外縁、６Ａ 周壁、１０ 連続繊維シート、１２ 底面部、１４ 立壁部、１６ 段曲げ部、１６Ａ〜１６Ｃ 折り曲げ位置、１７ 縦面部、１８ 横面部、２０ 樹脂部材、２２ リブ部、２４ 横リブ部、２６ 縦リブ部、２８ 周壁構成部、２９ へり部。

Claims (7)

1. 連続繊維シートと、前記連続繊維シートに接合された樹脂部材とを備える樹脂ケースにおいて、
   前記連続繊維シートは、前記樹脂ケースの底面を構成する底面部と、前記底面部に対して立ち上がり前記樹脂ケースの周壁を構成する立壁部と、前記底面部と前記立壁部とをつなぐ前記連続繊維シートが前記周壁に沿って段状に屈曲した段曲げ部とを有し、
   前記樹脂部材は、前記段曲げ部に接合され、前記段曲げ部から前記樹脂ケースの外縁へ向かって延在するリブ部を有する、樹脂ケース。
2. 前記樹脂部材は、前記リブ部を複数有する、請求項１に記載の樹脂ケース。
3. 前記樹脂ケースは、平面視において略多角形状の形状を有し、
   前記リブ部は、前記多角形の辺の中央部分に設けられる、請求項１または２に記載の樹脂ケース。
4. 前記リブ部は、前記底面に対して略直交して延在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂ケース。
5. 前記樹脂部材は、前記リブ部よりも前記樹脂ケースの前記外縁に近く配置され、前記底面に対して略平行に延在する横リブ部を有する、請求項４に記載の樹脂ケース。
6. 前記樹脂部材は、前記横リブ部を複数有する、請求項５に記載の樹脂ケース。
7. 前記樹脂ケースは、平面視において略多角形状の形状を有し、
   前記横リブ部は、前記多角形の辺の中央部分に設けられる、請求項５または６に記載の樹脂ケース。

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