JP2022149619A - 樹脂複合鋼板 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な制振性を維持しつつスポット溶接を的確に行うことができる樹脂複合鋼板を提供すること。【解決手段】鋼板１２、１４間に樹脂層を介在させて構成された樹脂複合鋼板１０において、樹脂層は、鋼板１２、１４間の所定範囲に空隙を設けるための樹脂の存在しない樹脂不存在領域が分散されて形成されたことを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は、樹脂複合鋼板、特に、複数の金属板の間に樹脂を介在させた樹脂複合鋼板に関する。
自動車などのパネル部品には現在主に、普通の鉄板が使われているが、複数の金属板の間に樹脂を介在させた樹脂複合鋼板が用いられることもある。この樹脂複合鋼板は、制振性及び剛性、強度を有し、プレス加工性も優れているので、広く家電、電機、建築、土木業界でも注目を浴びている。例えば、家電分野では、洗濯機、クーラー、照明器具、エアコン等に用いられている。
これまでの樹脂複合鋼板は、鋼板と鋼板との間に樹脂層を設けた構造になっており、この層構造により主に制振性の向上を図っている。しかし、この構造においては、樹脂層が絶縁性を有することからそのままではスポット溶接ができないという問題がある。また、用いる樹脂の成分により、軽量化の方向とは逆に重くなるという問題もある。
スポット溶接ができない問題に関しては、既存技術では樹脂層に導電性物質を添加・分散させ、導電性を持たせることで対処している。しかし、スポット溶接が可能となった状況においても溶接時の高温状態によって樹脂層が急速にガス化し、その発生したガスの逃げ場が無く、ガス圧で鋼板の表面がドーナツ状に膨れ、外観を損なうという問題が未だ残されていた。
図５は、従来の樹脂複合鋼板３２の溶接時の問題点を説明する概略断面図である。図５（ａ）は通電時、図５（ｂ）は溶接時を示す。一対の電極２０、２２の間に樹脂複合鋼板３２と、もう一枚の鋼板１６が共に挟まれて、樹脂複合鋼板３２の鋼板１２、１４ともう一枚の鋼板１６の３枚を溶接させる場合について示している。通電時は樹脂層１９に介在させた導電性物質２６により、通電経路３０が確立され、溶接が可能な状態になっている。しかし、溶接時は高温で樹脂層１９が溶融し樹脂溶融部３４が形成され、ガスが発生する。この発生したガスは逃げ場が無いので、ガス圧により鋼板１２にはドーナツ状の膨れ部２８が発生し外観不良となる。
この問題に関し、特許文献１では、亜鉛系めっき鋼板の少なくとも片面に樹脂を被覆した樹脂被覆鋼板を被溶接鋼板としてスポット溶接する場合、被溶接鋼板の溶接予定部に予め被溶接鋼板厚の１から４倍の板面間隔を設け、またスポット溶接に対して絶縁性のスペーサを被溶接鋼板の間に挟む構成が開示されている。
特許文献２では、樹脂サンドイッチ型制振鋼板同士を突き合わせて溶接する場合、溶接する辺の近傍では、鋼板間の樹脂に替えて耐熱材料からなるインシュレータを配置している。これにより溶接時の熱で樹脂がガス化するのを防ぐとともに、樹脂が融けて流れた場合でも溶融金属に巻き込まれるのを防ぐことができる。
特許文献１の技術では、樹脂被覆鋼板の溶接予定部に、予め鋼板の間隔を開ける処置が必要であり、スポット溶接を簡単に実行することが難しい。特許文献２の技術では、耐熱材料のインシュレータを配置することが必要であり、加えて鋼板の辺以外を溶接することに対しては適用できない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な制振性を維持しつつスポット溶接を的確に行うことができる樹脂複合鋼板を提供することにある。
上記目的の達成のため請求項１に記載の樹脂複合鋼板は、
鋼板間に樹脂層を介在させて構成された樹脂複合鋼板において、
前記樹脂層は、
前記鋼板間の所定範囲に空隙を設けるための樹脂の存在しない樹脂不存在領域が分散されて形成されたことを特徴とする。
鋼板間に樹脂層を介在させて構成された樹脂複合鋼板において、
前記樹脂層は、
前記鋼板間の所定範囲に空隙を設けるための樹脂の存在しない樹脂不存在領域が分散されて形成されたことを特徴とする。
この構成により、電極間に樹脂複合鋼板を挟んだ状態としたときに、樹脂の存在しない部分で鋼板同士を接触させることができ、その部分でスポット溶接が可能となる。また、樹脂複合鋼板としての必要な制振性の維持も可能であり、樹脂量の減少により、樹脂複合鋼板の軽量化にも貢献することができる。
請求項２に記載の樹脂複合鋼板は、請求項１に記載の樹脂複合鋼板において、
前記樹脂不存在領域は、前記樹脂層を構成する樹脂材を点在させ、該樹脂材が存在しない領域を確保することで構成されたことを特徴とする。
前記樹脂不存在領域は、前記樹脂層を構成する樹脂材を点在させ、該樹脂材が存在しない領域を確保することで構成されたことを特徴とする。
この構成により、溶接時に樹脂材が熱により溶融しガスが発生しても、樹脂材が点在しない部分にガスの逃げ道を確保することができる。したがって、ガスが一か所で集中することがなく、ガス圧による鋼板の変形を防止することができ、外観不良の発生も回避することができる。
請求項３に記載の樹脂複合鋼板は、請求項１に記載の樹脂複合鋼板において、
前記樹脂不存在領域は、前記樹脂層をシート状部材として形成し、該シート状部材に厚さ方向に貫通する穴部を点在させることで構成されたことを特徴とする。
前記樹脂不存在領域は、前記樹脂層をシート状部材として形成し、該シート状部材に厚さ方向に貫通する穴部を点在させることで構成されたことを特徴とする。
この構成により、樹脂層の形成を、シート状部材を鋼板間に施設することで簡単に行うことが可能となる。また、溶接時に樹脂材が熱により溶融しガスが発生した場合でも、シート状部材の穴部により確保された空隙によって、ガス圧を緩和することができ、外観不良の発生も防止することができる。
請求項４に記載の樹脂複合鋼板は、請求項１～３の何れか１項に記載の樹脂複合鋼板において、
前記樹脂不存在領域は、前記鋼板間にほぼ均一に配置されたことを特徴とする。
前記樹脂不存在領域は、前記鋼板間にほぼ均一に配置されたことを特徴とする。
これにより、樹脂材の分散、点在の偏りがないことから、樹脂複合鋼板の制振性の確保がなされ、プレス成型時における箇所による良否がなく、使い勝手の良い樹脂複合鋼板が実現できる。
請求項５に記載の樹脂複合鋼板は、請求項１～４の何れか１項に記載の樹脂複合鋼板において、
前記樹脂層は、導電性物質を含有していることを特徴とする。
前記樹脂層は、導電性物質を含有していることを特徴とする。
この構成により、スポット溶接を行うときに、仮に、電極間又はその近傍の溶接の影響を受ける部分に、樹脂材が位置していたとしても、含有されている導電性物質の作用により、通電経路が確立され、スポット溶接の実行が確保される。
本発明の樹脂複合鋼板によれば、スポット溶接において、樹脂の存在しない領域で鋼板同士の接触させることでスポット溶接を可能としている。したがって、必要な制振性の維持を図りつつ加えて、樹脂複合鋼板の軽量化にも貢献することができる。これにより、複合鋼板の応用分野における樹脂複合鋼板の適用範囲の拡大に貢献する。
以下、本発明の樹脂複合鋼板について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の樹脂複合鋼板１０に係り、本実施の形態の樹脂複合鋼板１０は、２枚の鋼板１２、１４の鋼板間に全面に亘って樹脂材１８が点在された構成になっている。図１（ａ）は、接合面１５に樹脂材１８を点在させた鋼板１４の平面図を示し、図１（ｂ）は、樹脂複合鋼板１０の概略断面図を示す。すなわち、樹脂不存在領域は、樹脂層を構成する樹脂材１８を点在させ、該樹脂材１８が存在しない領域を確保することで構成されている。なお樹脂層は、符号は付していないが、樹脂材１８と、樹脂材１８間の空隙により構成されている。
鋼板１２、１４は、それぞれ厚さ０．３ｍｍから３０ｍｍの普通の鋼板であり、樹脂材１８は、例えば、ポリオレフィン系の熱可塑性樹脂を用いている。
樹脂材１８を鋼板１４に点在させる方法は、例えば、フィルムに樹脂１８を等間隔で塗布し、このフィルムを鋼板１４の接合面１５上に被せて、樹脂材１８を鋼板１４に転写して点在させることができる。その他、印刷技術を用いても良いし、装置を用いて鋼板に１点１点ずつ樹脂を塗布させることもできる。
樹脂材１８の大きさは、例えば、直径１ｍｍから３０ｍｍ、厚さは４０μｍから４ｍｍとすることができる。目標とする制振性やプレス加工性に応じて適宜大きさや厚さを設定することができる。
図２は、本発明の第１の実施の形態の樹脂複合鋼板１０に係り、スポット溶接時の断面図を示す。本実施の形態では、スポット溶接により、樹脂複合鋼板１０の鋼板１２、１４と他の１枚の鋼板１６の、合計３枚の鋼板を溶接する場合について示している。
スポット溶接する箇所は、樹脂材１８が存在しない箇所であり、電極２０、２２により樹脂複合鋼板１０と他の１枚の鋼板１６を挟み、下部の電極２２を上部に上げて電極間を狭くして行くと、３枚の鋼板１２、１４、１６が同時に接触する。すなわち、樹脂複合鋼板１０においては、電極間を狭めたときに樹脂の存在していないところで２枚の鋼板１２、１４は通電可能に接触し、同時に他の１枚の鋼板１６もそれらに接触し、スポット溶接を行うことが可能になる。
また、スポット溶接する箇所が、ちょうど樹脂材１８がある部分であっても、例えば、樹脂材１８の直径を電極２０、２２の先端直径より小さくしておけば２枚の鋼板１２、１４は通電可能に接触することができる。このようにして３枚の鋼板１２、１４、１６が同時に接触し、通電することによりスポット溶接を行うことが可能になる。
また、スポット溶接時に樹脂材１８が溶融し、ガスが発生しても、ガスの逃げ道は点在する樹脂材１８間、すなわち樹脂不存在領域に多数あることから、従来のようにガス圧により鋼板１２が膨れ上がり、外観不良を起こす心配はない。
さらに、樹脂材１８の等間隔の点在により、樹脂複合鋼板１０は、樹脂材１８の分散、点在の偏りがないことから、樹脂複合鋼板１０の制振性の確保がなされ、プレス成型時における箇所による良否がなく、使い勝手の良い樹脂複合鋼板が実現できる。また、樹脂材１８の点在により、これまでの全面に樹脂材を付したものより重量を軽くすることができる。
図３は、本発明の樹脂複合鋼板の第２の実施の形態に係り、２枚の鋼板の間にシート状部材３６を設置した。シート状部材３６には、等間隔で穴部３８が形成されている。すなわち、樹脂不存在領域は、樹脂層をシート状部材３６として形成し、該シート状部材３６に厚さ方向に貫通する穴部３８を点在させることで構成されている。
シート状部材３６の厚さは、４０μｍから４ｍｍとすることができる。また、シート状部材３６に厚さ方向に貫通する穴部３８の大きさは、例えば、直径１ｍｍから３０ｍｍとすることができる。目標とする制振性やプレス加工性に応じて適宜シート状部材３６の厚さや穴部３８の大きさを設定することができる。
この構成により、樹脂層の形成を、シート状部材３６を鋼板間に施設することで簡単に行うことが可能となる。さらに、スポット溶接を行う場合は、所定の箇所の穴部３８で行うことにより、２枚の鋼板を電気的に接触させることができる。溶接時にシート状の樹脂材３６の溶融により発生するガスは、この穴部３８に溜まることになる。すなわち、溶接時に樹脂材が熱により溶融しガスが発生した場合でも、シート状部材３６の穴部３８により確保された空隙によって、ガス圧を緩和することができ、外観不良の発生も防止することができる。
また、穴部３８の替わりに、シート部材を格子状に形成し、樹脂不存在領域を長方形、又は四角形とすることも可能である。スポット溶接時に樹脂材が溶融しガスが発生した場合でも、この長方形又は四角形の樹脂不存在領域でガス圧を緩和することができ、外観不良の発生を防止することができる。
さらに、本実施の形態の樹脂複合鋼板は、樹脂材３６の穴部３８が、等間隔に形成されているので、樹脂複合鋼板の制振性の確保がなされ、プレス成型時における箇所による良否がなく、使い勝手の良い樹脂複合鋼板が実現できる。
図４は、本発明の樹脂複合鋼板の第３の実施の形態に係り、スポット溶接時の概略断面図を示す。この実施の形態では、樹脂材に導電性物質を介在させたものであるが、樹脂複合鋼板は第１の実施の形態の構成を有している。
この構成により、スポット溶接時に、例えば、電極の先端直径よりも樹脂材１８の直径が大きく、電極間にちょうど樹脂材１８が位置したとしても、導電性物質２６の存在により通電が可能になっている。図４では、その通電経路を符号３０で示した。
また、この構成において溶接時に樹脂材１８が熱により溶融しガスが発生しても、ガスは樹脂不存在領域に多数の逃げ道があるので、ガス圧による鋼板１２の表面に外観不良が生ずる心配はない。
本実施形態の樹脂複合鋼板１０によれば、スポット溶接において、樹脂不存在領域での鋼板同士の接触により、スポット溶接の容易化が図られる。また、溶接時の樹脂材の溶融によるガスの発生に対しても、樹脂不存在領域の存在によりガスの逃げ道が確保、又は空隙によるガス圧の緩和が図られる。したがって、外観の良好性の確保、さらには、良好な制振性の維持も図られ、加えて、樹脂複合鋼板の軽量化にも貢献することができる。これにより、複合鋼板の応用分野における樹脂複合鋼板の適用範囲を拡大することができる。
なお、本発明は、上記の実施の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で種々の変更が可能である。例えば、第１の実施の形態では、点在させる樹脂材は円形で示したが、三角形でも五角形でもＴ字形でも良い。また、第２の実施形態では、樹脂不存在領域は、樹脂層をシート状部材３６として形成し、該シート状部材３６に厚さ方向に貫通する穴部３８を点在させることで形成したが、穴部３８は円形に限らず、三角形でも五角形でもＴ字形でも良い。また、樹脂材を点在させる方法については、樹脂をフィルムに塗布し、鋼板に転写させる方法を一例として示したが、装置により自動的に一点一点樹脂を塗布する方法でも良い。さらに、実施の形態で示した樹脂材の厚さや大きさは例示であり、要求される制振性、プレス加工性に応じて適宜設定することができる。
１０、３２ 樹脂複合鋼板
１２、１４、１６ 鋼板
１５ 接合面
１８ 樹脂材
１９ 樹脂層
２０、２２ 電極
２６ 導電性物質
２８ 樹脂膨れ部
３０ 通電経路
３４ 樹脂溶融部
３６ シート状樹脂材
３８ 穴部
１２、１４、１６ 鋼板
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３４ 樹脂溶融部
３６ シート状樹脂材
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Claims (5)
- 鋼板間に樹脂層を介在させて構成された樹脂複合鋼板において、
前記樹脂層は、
前記鋼板間の所定範囲に空隙を設けるための樹脂の存在しない樹脂不存在領域が分散されて形成されたことを特徴とする樹脂複合鋼板。 - 前記樹脂不存在領域は、
前記樹脂層を構成する樹脂材を点在させ、該樹脂材が存在しない領域を確保することで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂複合鋼板。 - 前記樹脂不存在領域は、
前記樹脂層をシート状部材として形成し、該シート状部材に厚さ方向に貫通する穴部を点在させることで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂複合鋼板。 - 前記樹脂不存在領域は、前記鋼板間にほぼ均一に配置されたことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の樹脂複合鋼板。
- 前記樹脂層は、導電性物質を含有していることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の樹脂複合鋼板。
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