JP2574575B2 - 熱可塑性プラスチツク芯層とその両側の金属薄板を有する積層品を曲げるための方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は積層品を加熱し、次いで熱い間に
曲げることによる、熱可塑性プラスチック芯層及び両側
で芯層に隣接している金属薄板を有する積層品を曲げる
ための方法に関する。

【０００２】ヨーロッパ特許明細書第００１３１４６号
は、芯層とその両側の金属外被層を有する多くの積層品
を記述している。これらの公知の積層品は、変形性があ
まり大きくなく、積層品の厚さの２倍に等しい曲げ半径
において９０°の角度を与えるための簡単な曲げ操作す
ら、積層品の損傷を生じることなしには不可能なことが
多いという問題を伴なっている。ヨーロッパ特許明細書
第００１３１４６号は、可能性のある解決方法として、
積層品の加熱を述べているが、多くの場合に、これは変
形性のわずかな改善をもたらすにすぎないことが認めら
れている。

【０００３】特に積層品の厚さと同程度の曲げ半径での
曲げを積層品に与える場合には、金属外被の亀裂を生じ
ることなくそれを行なうことは、一般に不可能である。
このような小さな曲げ半径は、たとえば、継ぎに適する
縁を与えなければならない自動車部品用の積層品におい
て用いられる。このような場合には、積層品は、たとえ
ば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢ
Ｓ）又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポ
リプロピレン（ＰＰ）の芯層を包含し、また外被層に対
しては鋼又はアルミニウムを用いることができる。この
ような積層品の例は、１９９０年１１月１４日のオラン
ダ特許明細書第９００２０２２号により優先権を主張し
ている共願特許願第９１２０２２４３．１号中に記され
ている。特に、０．８ｍｍの厚さのＡＢＳの芯層とその
両側に与えた０．２ｍｍの厚さのアルミニウム外被層か
ら成る積層品を記述している。

【０００４】この積層品を曲げるときには、この積層品
は、多かれ少なかれ１．２ｍｍの厚さを有する一体構造
のアルミニウム板として挙動するという問題が起こる。
このことは、きわめて小さな外部曲率半径、たとえば、
約１．５ｍｍの曲率半径を有する曲げを与える場合に
は、曲げの外側における金属外被層をその弾性限度以上
に伸ばさなければならないということを意味する。その
結果として、この外側における金属外被層に亀裂が生じ
る傾向がある。文献に記されているような積層品の加熱
は、必ずしもそれを防ぐことができず、場合によって
は、積層品の物理的性質の永久的な望ましくない変化を
もたらす可能性がある。

【０００５】その他の従来の文献は、この問題を解決す
ることはない。日本特許第５３１４４９７５号（要約）
は熱可塑性プラスチックの芯、芯の両側の金属板及び金
属板の一方の上の熱硬化性樹脂層を有する積層品を、芯
層が軟化する温度よりも高い温度に局部的に加熱すると
いう加工方法に関するものである。

【０００６】米国特許第４５８３９３５号においては、
熱可塑性プラスチック積層品（金属外被を有していな
い）を曲げるための類似の方法を論じているが、この方
法においては、曲げるべき積層品の一部分に対してのみ
熱可塑性材料の軟化を生じさせる局部的な加熱を与え
る。曲げ処理の間中、積層品の残りの部分は硬化した状
態のままとする。積層品を層間の滑りが生じる可能性の
ある温度に加熱する。

【０００７】本発明の目的は、この問題を解決すること
及び上の最初の項において記した種類の積層品を、小さ
な外側曲げ半径を有する曲げを与えるために、簡単な方
法でより良く変形させることができる方法を提供するこ
とにある。本発明の方法は、熱可塑性プラスチツクの芯
層とその両側で芯層に隣接する金属薄板を有する積層品
を加熱し、次いで曲げることによる該積層品を曲げるた
めの方法において、曲げるための加熱は芯層の中心区域
を軟化しないままに残しながら金属薄板に隣接する境界
区域の少なくとも一つの軟化を達成し、軟化される境界
区域は厚さが芯層の厚さの２５％以下であることを特徴
とする。驚くべきことに、本発明においては、曲げ処理
において積層品を、ほとんど、その金属外層の中の１方
のみの厚さに相当する厚さを有する一体の金属板と同様
に細工することができるということを見出した。その結
果、与えることができる曲げ半径を、簡単な方法で且つ
顕著な積層品の劣化なしに、既述の公知の方法における
よりも遥かに小さくすることができる。

【０００８】本発明は、境界区域の少なくとも一つの加
熱が、曲げ操作後にも残留する金属板の永久的な損傷な
しに、芯層上の相当する金属板の移動を可能とするため
に、この驚くべき結果を与えるものと思われる。冷却後
に、積層品は曲げ操作以前と本質的に同一の物理的性質
を有することが認められている。

【０００９】少なくとも曲げの外側となる金属板（すな
わち、比較的大きな曲率半径を有する金属板）に接する
境界区域を加熱することが好ましい。２枚の金属外層に
隣接するプラスチック芯層の両方の境界区域を加熱する
ことが一層好ましい。この場合には、積層品は比較的小
さい力で曲がる。いずれの場合も軟化する境界層は芯層
の厚さの２５％よりも大きくない厚さを有することが好
ましい。

【００１０】有利な一実施形態においては、少なくとも
第一の金属外被層を、同時に隣接するプラスチック芯層
の境界区域を加熱するような具合に加熱する。これは、
たとえば、この方法を遂行するための装置、たとえば曲
げ工具、の曲げ型を望ましい温度まで加熱し且つ積層品
が型によって加熱されるように積層品を型との接触に持
ちきたすことによって、行なうことができる。しかしな
がら、積層品の両境界層を加熱する場合には、積層品を
曲げる前に両方の金属外被層を加熱することが好まし
い。これは、この操作によって達成される積層品の曲げ
の形態がより良く保たれるという利点をも有している。

【００１１】さらに他の実施形態においては、プラスチ
ック芯層の一方の境界区域又は両方の境界区域を一方又
は両方の金属外被層の誘導加熱によって加熱する。エネ
ルギー使用の見地から、これは好適な方法であり、且つ
製品はより良好である。

【００１２】本発明の方法を無定形のプラスチック芯を
有する積層品に対して適用するときには、一方又は両方
の境界区域中の温度が芯のプラスチック材料の軟化温度
にほぼ等しい温度となるように積層品を加熱することが
適当である。芯層材料としてアクリロニトリル−ブタジ
エン−スチレン（ＡＢＳ）を用いるときには、境界層中
の温度が１５０〜１９０℃の範囲となるように加熱する
ことが望ましい。

【００１３】本発明の方法を結晶性材料の芯層を有する
積層品に対して適用する場合には、境界層中の温度が芯
のプラスチック材料の融解温度とほぼ等しい温度となる
ように加熱を行なうことが適当である。

【００１４】それ故、本発明の方法によって、簡単且つ
再現性のある方法で、積層品に対して行なった激しい曲
げ処理にかかわらず、内部凝集を保持している積層品を
取得することができる。

【００１５】次いで、図面を参照しながら、以下の非制
限的実施例によって、本発明を一層詳細に説明する。

【００１６】本発明を具体化する金属−熱可塑性プラス
チック−金属積層品に曲げを与えるための方法を以下に
説明する。

【００１７】前記の共願特許願中に記すようにして製造
した、厚さ０．８ｍｍの熱可塑性プラスチック芯の両側
に厚さ０．２ｍｍのアルミニウムの金属外被板を有する
金属−熱可塑性プラスチック−金属積層品に１ｍｍの内
側半径を有する９０゜の曲げを与えるように曲げ操作を
施した。それぞれ異なる芯材料、ＡＢＳ、ＰＥＴＰＥ
（ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレン）及びＰ
Ｐ、を有する３種の異なる積層品を用いた。積層品を、
それぞれの場合に選択した時間にわたって、エルバーミ
ニマック誘導加熱器の大きな磁気コイル中にそれを保持
することによって、両金属薄板の全区域の誘導加熱を同
時的に行なった。この加熱の直後に、積層品を、図１中
にその操作を概念的に示した、ＴＵＷＩプレス中に移し
た。図１は、スプリングで押付けたホルダー２と下方の
型３の間に挟んだ、縁が突き出ている加熱した積層品を
示している。次いで押し具４を下方に動かして積層品の
突き出ている縁を型３のわん曲した角の回りで曲げる。
適当な時間ののちに、曲げた積層品を解放する。型３と
押し具４は、図示のように、いずれも電気的に加熱する
ことができる。誘導加熱器中の加熱の終りからプレス中
の曲げ操作までの移行時間の長さは５秒としたが、この
時間は下記のように変えることができる。曲げられた積
層品の芯層の軟化された厚さは、芯層の厚さの１０％以
下であった。この曲げ操作を種々の積層品に対して異な
る条件下に行なった。それらの条件は、曲げるときの積
層品の状態が、場合によって、本発明の方法に従うか又
は本発明の範囲外となるように選んだ。曲げの間に、ア
ルミニウムと熱可塑性プラスチック芯との間に、それら
の間の界面の少なくとも一つにおいて滑りが存在すると
同時に芯が完全に軟化しない場合に、最良の結果が得ら
れることが認められた。これは本発明の状態である。曲
げののちに、積層品の縁において、一方の金属板の縁が
他のものから僅かに移動していることがある。

【００１８】ＡＢＳの芯を有する積層品において縁から
１〜２ｃｍのところで上記のような曲げを与えることを
包含する曲げプロセスに対して、誘導加熱工程に対して
認められる許容限界を図２に示すが、この図は誘導加熱
電力（ワット）を加熱時間（秒）に対してプロットして
いる。このグラフ中の線１は、この特定の場合に対して
許容できることが認められている範囲の上限を示し、線
２は下限を示している。図１は、申し分のないプロセス
及び製品を確実とするための最適範囲は、２〜１０秒の
加熱時間であることを示している。誘導加熱プロセスに
対するこれらの限界は、種々の要因、たとえば、積層品
の縁から曲げ区域までの間隔、加熱の終りと曲げの間の
経過時間（この時間は６０秒未満であることが好まし
く、２０秒未満が一層好ましい）、及び芯の熱可塑性プ
ラスチックの種類に依存する。取得した製品の剥離強さ
の測定は、ポリプロピレン芯を有する積層品において特
に高い剥離強さが得られることを示した。

【００１９】さらに別の方法においては、積層品を、誘
導加熱ではなく、図１に示す型３と押し具４を電熱によ
って加熱し、次いで積層品をこれらの部分で接触させる
ことによって加熱した。この方法においても適切な製品
を製造することができるけれども、この方法は、特に誘
導加熱に対しては平均して２°程度の低い値に過ぎない
が電熱法に対しては１１°となるものと思われる曲げの
のちに生じるはねもどりの点で、前記の誘導加熱よりも
劣った結果を与える。

【００２０】本発明の主な特徴および態様を記すと次の
とおりである。

【００２１】１．熱可塑性プラスチツクの芯層とその両
側で芯層に隣接する金属薄板を有する積層品を加熱し、
次いで曲げることによる該積層品を曲げるための方法に
おいて、曲げるための加熱は芯層の中心区域を軟化しな
いままに残しながら金属薄板に隣接する境界区域の少な
くとも一つの軟化を達成し、軟化される境界区域は厚さ
が芯層の厚さの２５％以下であることを特徴とする該積
層品を曲げるための方法。

【００２２】２．少なくとも曲げの外側となるべき金属
薄板に隣接する該境界区域を軟化させる上記第１項記載
の方法。

【００２３】３．両方の該境界区域を軟化させる上記第
１又は２項記載の方法。

【００２４】

【００２５】４．加熱は金属薄板の少なくとも一方を加
熱することによって行う上記第１〜３項記載の方法。

【００２６】５．加熱は金属薄板の少なくとも一方の誘
導加熱によって行う上記第１〜４項記載の方法。

【００２７】６．薄板はアルミニウムから成る上記第１
〜５項記載の方法。

【００２８】７．積層品は曲げの前には平らであり且つ
曲げののちの曲げの外側における金属薄板の半径は積層
品の厚さの２倍以下である上記第１〜６項記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明を具体化する方法において使用す
るような、公知の装置の概念図である。

【図２】図２は、この実施形態において本発明を遂行す
るためのいくつかの許容限界を示すグラフである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性プラスチツクの芯層とその両側
   で芯層に隣接する金属薄板を有する積層品を加熱し、次
   いで曲げることによる該積層品を曲げるための方法にお
   いて、曲げるための加熱は芯層の中心区域を軟化しない
   ままに残しながら金属薄板に隣接する境界区域の少なく
   とも一つの軟化を達成し、軟化される境界区域は厚さが
   芯層の厚さの２５％以下であることを特徴とする該積層
   品を曲げるための方法。