JP3650966B2 - 合成樹脂と金属板を張り合せる方法 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、合成樹脂と金属板を張り合せる方法に関し、特に、合成樹脂と金属板との間の強固な張り合せ状態を得ることのできる合成樹脂と金属板との張り合せ方法に関する。
背景技術
従来、合成樹脂製品に金属板を張り合せるには、接着剤を利用する方法が知られている。また、合成樹脂の射出成形時に金属板をインサートする方法も知られている。
前記接着剤を使用する場合においては、金属板と、合成樹脂との両方に親和性のある合成樹脂系接着剤を使用する必要があるのみならず、接着剤の塗布、接着、乾燥などの余分な加工工程を要するという問題点があった。
また、射出成形時に金属板をインサートする方法においては、金属板を補強などの目的で合成樹脂内に埋め込む構造の場合にはあまり問題とされないが、単なる張り合せの場合には、金属板と合成樹脂との熱膨張の相違などにより、剥がれ易くなるという問題点があった。
発明の開示
この発明は、金属プレスした金属板を合成樹脂の射出成形金型内に取り付け、合成樹脂の当該金型内への射出によって、当該合成樹脂と前記金属板とを張り合せる方法において、前記合成樹脂の射出を利用し、前記金属板の周縁部やその他の部分に、合成樹脂との間の緊密固着性を増すための構造を採用することによって前記課題を解決したのである。
また、この発明は、加熱した金属板に熱可塑性合成樹脂成形品を直接接触させたのち冷却し、熱可塑性合成樹脂の収縮を利用することによって前記課題を解決したのである。
すなわち、この発明が提案する合成樹脂と金属板を張り合せる方法は、添付図面を参照して説明すると、以下の通りのものである。
第一は、図１（ａ）乃至図１（ｄ）、図２（ａ）乃至図２（ｃ）図示のように、金属プレスした金属板４、１６を合成樹脂の射出成形金型１０内に取り付け、合成樹脂１４、２０を当該金型１０内へ射出し、合成樹脂１４、２０と金属板４、１６とを張り合せる方法に関するものである。
この中の一つの方法は、金属板４がその周縁部に合成樹脂１４が張り合わされる側に向けて湾曲するカール部５ａであって、その先端部５ｂ側と金属板４の合成樹脂１４が張り合わされる側の面との間の間隔が当該カール部５ａ内部空間より狭く形成されているカール部５ａを備えており（図１（ｄ））、射出成形金型１０内の金属板４の合成樹脂１４が張り合わされる側の面に射出された合成樹脂１４の一部が、カール部５ａ内に加圧注入されて金属板４と合成樹脂１４とが張り合わされることを特徴とする合成樹脂と金属板を張り合せる方法である。
この方法は、カール部５ａ内に加圧注入される合成樹脂１４の発泡、膨脹、カール部５ａ内に残存している合成樹脂１４が硬化する際の収縮を利用して、金属板周縁部と合成樹脂との間における緊密固着性を増強させるものである。
他の一つの方法は、金属板４がその周縁部に合成樹脂１４が張り合わされる側に向けて湾曲する折り返し部５を備えており（図１（ｂ））、射出成形金型１０内の金属板４の合成樹脂１４が張り合わされる側の面に射出された合成樹脂１４の一部が、折り返し部５内に加圧注入され、折り返し部５の内部が折り返し部５の先端部側と金属板４の合成樹脂１４が張り合わされる側の面との間の間隔より拡張され、金属板４と合成樹脂１４とが張り合わされることを特徴とする合成樹脂と金属板を張り合せる方法である。
この方法は、折り返し部５に加圧注入される合成樹脂の発泡、膨脹によって折り返し部５を加圧変形させることを利用して、また、前記と同じく、折り返し部５内に残存している合成樹脂１４が硬化する際の収縮を利用して、金属板周縁部と合成樹脂との間における緊密固着性を増強させるものである。
なお、この方法の場合、合成樹脂の射出成形金型１０の金属板４の周縁部の折り返し部５に対向する部分と、金型１０内に取り付けられた金属板４の折り返し部５との間に、折り返し部５内部の前記拡張に伴う折り返し部５の拡張を吸収する空間７を存在させておく必要がある。
前記のいずれの方法においても、図２（ａ）乃至図２（ｃ）図示のように、射出成形金型１０内の金属板１６の合成樹脂２０が張り合わされる側の面に射出された合成樹脂２０の圧力によって、金属板１６の周縁部以外の部分において凹凸曲面に変形される部分が存在するようにすることができる。合成樹脂２０の金型１０内への注入圧力によって、金属板１６の周縁部以外の部分を凹凸曲面に変形させ、合成樹脂２０が硬化する際の収縮を利用して、金属板１６に形成されたこの凹凸曲面部分への合成樹脂２０の張り付き状態を強固にすることができる。
ただし、この方法を採用する場合にも、合成樹脂の射出成形金型１０と、当該金型１０内に取り付けられた金属板１６との間に、金属板１６の周縁部以外の部分における凹凸曲面への変形を吸収する空間を存在させておく必要がある。
更に、前記のいずれの方法においても、射出成形金型１０内に取り付けられる金属板４、１６の周縁部以外の合成樹脂が張り合わされる側の面にあらかじめ凹凸部が存在しているようにすることもできる。このようにすれば、金型１０内に射出、注入されて当該凹凸部に張り付いた合成樹脂は、硬化の際の収縮によって当該凹凸部に強力に張り付くので、合成樹脂と金属板との張り付き状態を一層強固にすることができる。
以上説明した方法によれば、合成樹脂と金属板とが張り合わされた製品を、金属板４、１６を合成樹脂の射出成形金型１０内に取り付け、合成樹脂１４、２０を当該射出成形金型１０内へ射出して、一体成形品として製造することができる。ただし、この性質上、合成樹脂と金属板とが張り合わされた製品の形状、大きさなどに対する制約が大きい。また、収縮率の大きい合成樹脂、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）などを用いる場合には、金属との収縮率の違いで、金属を変形させてしまうことが考えられるので、合成樹脂と金属板とが張り合わされた製品の用途、特性などを考慮して前記の方法を選択する必要がある。
なお前記のいずれの方法においても、金属板４は空気圧を利用することによって射出成形金型１０内に簡単に取り付けることができる。
次に、本発明が提案する他の合成樹脂と金属板を張り合せる方法は、図３図示のように、加熱した金属板に熱可塑性合成樹脂成形品を直接接触させて、その接触面を溶かした後、冷却し、硬化の際の熱可塑性合成樹脂の収縮を利用することによって合成樹脂と金属板を張り合せるものであり、これには以下のようなものである。
すなわち、金属板２２と熱可塑性合成樹脂成形品２１との当接面を互いに相似形に形成した後、金属板２２を加熱し、熱可塑性合成樹脂成形品２１の当接面に加圧当接して金属板２２と熱可塑性合成樹脂成形品２１とを一体化させることを特徴とした合成樹脂と金属板を張り合せる方法である。
この方法において、金属板２２の当接面は、図５（ａ）乃至図５（ｃ）図示のように、予め凹凸に形成しておくことができる。また、金属板２２の加熱は、ヒーターよる加熱、又は、高周波又は低周波の電流による誘導加熱を採用することができる。
この方法によれば、金属板及び熱可塑性合成樹脂成形品を予め成形し、両者を嵌合又は当接し、加熱・加圧して一体化するので、前述した合成樹脂の射出成形金型を利用する方法に比較して工程数は多くなるが、熱可塑性合成樹脂成形品は既に硬化し、収縮しているので、金属との収縮率の差は少ない。
前記において、金属板は、鍋のような調理器、ボール、マグカップなどの飲食器等の容器として用いられる形状に予め金属プレスされているものである。
これに合成樹脂を張り合わせることによって、金属板に合成樹脂が張り合わされている調理器、飲食器であって、調理、飲食、洗浄などにおける通常の使用温度において、金属と合成樹脂との間に剥離などが生じることのない調理器、飲食器を提供することができる。また、その形状、大きさは、平面で見て、三角形、四角形などの多角形、丸形、楕円形など、種々の形状、大きさの調理器、飲食器を提供することができる。
このようにして形成した調理器、飲食器は、内側が金属板で外側に合成樹脂が張り合わされている組み合わせに限らず、外側が金属板で内側に合成樹脂が張り合わされている組み合わせで形成することもできる。
ただし、内側が金属板で外側に合成樹脂が張り合わされている調理器、飲食器とすれば、高周波又は低周波の電流による誘導加熱調理器などを用いて、加熱調理、保温を行う上で、加熱効率が良くなり、便利である。
なお、前記いずれの方法においても、合成樹脂、熱可塑性合成樹脂を透明な合成樹脂、熱可塑性合成樹脂としておくことができる。内側が金属板で外側に透明な合成樹脂、熱可塑性合成樹脂が張り合わされている調理器、飲食器とすれば、形成された調理器、飲食器の外部に赤外線利用の熱感知器を配備し、透明な合成樹脂、熱可塑性合成樹脂を介して調理器、飲食器の温度を関知することができる。
本発明によれば、合成樹脂と金属板とは接着剤その他の物を使用せずに張り合わされているので、リサイクルに際し、単に金属板周縁部のカール部、折り返し部、あるいは金属板の凹凸部分等を加熱するのみで、容易に合成樹脂と金属板とを分離することができ、リサイクルが簡単、容易である。
【図面の簡単な説明】
図１（ａ） この発明の方法に用いられる射出成形金型の一部を切断した正面図。
図１（ｂ） 図１（ａ）図示の方法における折り返し部の拡張を説明する断面図。
図１（ｃ） 図１（ａ）図示の方法における折り返し部での合成樹脂の収縮を説明する断面図。
図１（ｄ） 図１（ａ）図示の他の方法におけるカール部での合成樹脂の収縮を説明する断面図。
図２（ａ） この発明の他の方法に用いられる射出成形金型の一部を切断した正面図。
図２（ｂ） 図２（ａ）図示の方法における金属板が変形する前の状態を表す一部断面拡大図。
図２（ｃ） 図２（ａ）図示の方法における金属板が変形した後の状態を表す一部断面拡大図。
図３ 本発明の他の方法による工程を説明する図。
図４（ａ） 図３図示の方法に用いられる加熱手段を説明する図。
図４（ｂ） 図３図示の方法に用いられる他の加熱手段を説明する図。
図５（ａ） 図３図示の方法に用いられる金属板の断面図。
図５（ｂ） 図３図示の方法に用いられる他の金属板の断面図。
図５（ｃ） 図５（ａ）図示の金属板の外側に合成樹脂が張り合わされた状態の断面図。
図６（ａ） 図３図示の方法に用いられる金属板であって、同心円状凹入部を有するものの平面図。
図６（ｂ） 図３図示の方法に用いられる金属板であって、六角形凹入部を有するものの平面図。
図６（ｃ） 図３図示の方法に用いられる金属板であって、四角形凹入部を有するものの平面図。
図６（ｄ） 図３図示の方法に用いられる金属板であって、楕円形凹入部を有するものの平面図。
図７（ａ） 実施例２の方法によって製造された製品の一部断面図。
図７（ｂ） 実施例２の方法によって製造された他の製品の一部断面図。
図７（ｃ） 実施例２の方法によって製造された更に他の製品の一部断面図。
図８ 本発明の方法によって製造された製品であって、外部から熱感知可能な製品の使用状態を説明する図。
図９（ａ） 本発明の方法によって製造された製品であって、金属板外壁の表示が外部から認識可能な製品の正面図。
図９（ｂ） 図９（ａ）図示の製品の一部断面図。
図１０ 本発明の方法によって製造された製品であって、電磁誘導加熱可能な製品の使用状態を説明する図。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照して好ましい実施例を参照する。
（実施例１）
この発明の実施例を図１（ａ）乃至図１（ｄ）を用いて説明する。
図１（ａ）図示のように、上型１と下型２により製品形状の型穴３が形成されている合成樹脂の射出成形金型１０を用意する。
この射出成形金型１０の上型１側へ金属板４を取り付ける。この実施例では、金属板４として、金属プレスされた金属半球体を用いている。
上型１の凸部中心部には、吸引穴３２が開いており、この吸引穴３２は、図１（ａ）図示のように、外部の真空ポンプ３１と、ホース３３で接続されている。射出成形金型１０への金属板４の取り付けは、図１（ｄ）図示のように、金属板４の回りにＯリング３０を取り付け、矢示３５（図１（ａ））方向に真空ポンプ３１で吸引することにより、空気圧を利用して簡単に行うことができる。このようにしておけば、金属板４が上型１から落下することはない。
金属板４の周縁部には、合成樹脂１４が張り合わされる側に向けて湾曲する折り曲げ部５が設けられている（図１（ａ）、図１（ｂ））。折り曲げ部５に対向する上型１の部分には環状溝７があり、折り曲げ部５とこれに対向する上型１の部分との間に空間が存在している。
下型２の注入口６から合成樹脂（例えばポリプロピレン）を矢示１１のように射出注入すると、合成樹脂１４は、矢示８、９のように圧入され（図１（ａ））、折り曲げ部５を矢示１２、１２（図１（ｂ））のように加圧して、環状溝７の内壁に押し付け、これによって、環状溝７の内壁と相似形の外壁を有するカール部５ａが形成される（図１（ｃ））。
その後、射出成形金型１０内で合成樹脂１４が固化すると、図１（ｃ）に矢示１３で示したように、固化時の収縮を生じるが、カール部５ａの内部に合成樹脂１４が食い込んでいる為に、合成樹脂１４と、カール部５ａとは緊密に掛止し、金属板４の周縁と合成樹脂１４の外周縁とは堅固に固定され、調理、飲食、洗浄などの際における温度変化によって剥れるおそれはない。
なお、図１（ｄ）図示のようなカール部５ａ、すなわち、金属板４の周縁部で合成樹脂１４が張り合わされる側に向けて湾曲するカール部５ａであって、その先端部５ｂ（図１（ｃ））側と金属板４の合成樹脂１４が張り合わされる側の面との間の間隔がカール部５ａの内部空間より狭く形成されているカール部５ａが、周縁部に設けられている金属板４を用いても、同様に金属板４と合成樹脂１４とを張り合わせることができる。すなわち、この場合にも、図１（ｄ）図示のように、合成樹脂１４の硬化、収縮時に矢示１５方向へ力がかかり、合成樹脂１４とカール部５ａとは緊密に掛止し、金属板４の周縁部と合成樹脂１４の外周縁とは堅固に固定される。
以上説明した方法のうち、最初から金属板４の周縁部にカール部５ａを設けておくよりは、折り返し部５を設けておく方が、金属板４の加工、製作が容易であり、生産性が良い。
（実施例２）
この発明の他の実施例を図２（ａ）乃至図２（ｃ）について説明する。
上型１と下型２により射出成形金型１０を形成する。射出成形金型１０内に、箱状に金属プレス形成されている金属板１６が取り付けられている。なお、図１（ａ）で説明した空気圧利用による金属板１６の取り付け手段は、図２（ａ）では省略されている。
この実施例においては、上型１と下型２とによって型穴３が形成されていると共に、上型１には、金属板１６の周縁部以外の部分における凹凸曲面への変形用の型穴３ｂが設けられている。
この型穴３ｂは、合成樹脂２０が射出成形金型１０内に射出注入された際に、合成樹脂の圧力による金属板１６の底面部１６ａの変形を吸収する為の成形穴である。
金属板１６の周縁部には折り返し部１６ａが備えられており、合成樹脂２０の射出成形金型１０内への射出注入により、この折り返し部１６ａがカール部へと加圧変形されるので、これを吸収すべく、上型１の折り返し部１６ａに対向する部分に空隙３ａが備えられている（図２（ｂ））。
注入口６から合成樹脂２０が矢示１７のように射出注入されると、合成樹脂２０は矢示１８、１９のように進み、金属板１６の折り曲げ部１６ａをカール部１６ｃのように変形させ、金属板１６の底部１６ｂを凸状部１６ｄのように変形させる（図２（ｃ））。
合成樹脂２０が硬化、収縮すると、カール部１６ｃ及び凸状部１６ｄに接触している合成樹脂が収縮するので、金属板１６と、合成樹脂体２０とは緊密に張り合わされる。
なお、最初から凸状部１６ｄを有するように金属板１６を形成しておき、射出成形金型１０内に射出注入された合成樹脂２０が、その硬化、収縮に伴って当該凸状部１６ｄに強固に張り合わされるようにすることもできる。
（実施例３）
図７（ａ）乃至図７（ｃ）は、前記実施例１、２で説明した方法によって製造した金属板と合成樹脂との張り合わせ製品の他の例を表すものである。
図７（ａ）は、実施例１、２で説明したものとは逆に、外側の金属板１６の内側に合成樹脂２０が張り合わされているものである。
図７（ｂ）は、実施例１、２で説明したものと同じく、内側の金属板１６の外側に合成樹脂２０が張り合わされているものであるが、金属板１６と合成樹脂２０との間に他の部材３４としてゴム、ガラス、セラミック、廃プラスチックなどの部材を介装したものである。図７（ｃ）は、図７（ａ）と同様に外側の金属板１６の内側に合成樹脂２０が張り合わされているものであり、更に、金属板１６と合成樹脂２０との間にゴムなどの他の部材３４を介装したものである。
（実施例４）
この発明の他の実施例を図３を用いて説明する。
半球状に形成されている金属板２２と熱可塑性合成樹脂成形品２１との当接面を互いに相似形に形成しておく。金属板２２は、例えば、プレス成形し、熱可塑性合成樹脂成形品２１は射出成形し、十分に収縮させておいたものである。
金属板２２を加熱し、熱可塑性合成樹脂成形品２１の当接面に加圧当接すると、熱可塑性合成樹脂成形品２１の当接面が金属板２２からの直接の加熱によって溶け出す。その後、この溶けた部分が硬化し、収縮することによって、金属板２２と熱可塑性合成樹脂成形品２１とが一体化され、金属板２２に合成樹脂が張り合わされるものである。
この方法によると、熱可塑性合成樹脂成形品２１の金属板２２に当接する当接面が溶け出すのみであり、熱可塑性合成樹脂成形品２１の他の面（図３では外側面）は、既に十分に収縮して形成されていたままであるので、最終製品たる金属板２２と合成樹脂の張り合わせ製品の寸法が安定している。
ここで金属板の熱可塑性合成樹脂成形品に当接する面は、図５（ａ）乃至図５（ｃ）、図６（ａ）乃至図６（ｄ）図示のように、凹凸部２６、２６ａ、凹凸部２９、２９ａ、２９ｂ、２９ｃを有するように形成しておくと、いったん溶けた熱可塑性合成樹脂の硬化、収縮による金属板への張り付きを一層強固なものにすることができる。
図５（ａ）乃至図５（ｃ）は、凹凸部２６、２６ａを有する半球状の金属板２７に熱可塑性合成樹脂成形品が一体化して張り付けられる工程の概略を説明するものである。
図６（ａ）は、金属板２５に同心円状の凹部２９を設けた例、図６（ｂ）は、六角形の金属板２５ａに相似の凹部２９ａを設けた例、図６（ｃ）は、四角形の金属板２５ｂに相似の凹部２９ｂを設けた例、図６（ｄ）は、楕円形の金属板２５ｃに相似の凹部２９ｃを設けた例である。金属板２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃはいずれも平面で見た状態を表しているが、飲食器用の容器の形状に形成されているものである。
金属板２２は、金属板２２が鉄損の発生しない銅製やアルミニウム製であるときには、ヒーターによって加熱することができる。
金属板２２が鉄損の発生する部材によるものであるときには、高周波又は低周波の電流による誘導加熱によって金属板２２を加熱することができる。この場合の例を表したのが図４（ａ）、図４（ｂ）である。図４（ａ）は、電線を同心円状に配置した単極コイル２８によるものであり、図４（ｂ）は、独立電線による電線を複数極（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ）配置した多極コイルによるものである。
（実施例５）
図８乃至図１０は、本発明の方法によって製造した金属板と合成樹脂との張り合わせ製品の用途等を説明するものである。
図８乃至図１０に表したものはいずれも金属板の外側に合成樹脂を張り合わせた製品である。
図８は、内側の金属板３８に外側の合成樹脂３９を張り合わせて調理器３６を製造したものである。誘導加熱用コイル４３が内蔵されている加熱器４１の上に、内容物３７を収容した調理器３６を乗せて加熱している。
この際、合成樹脂３９を透明な合成樹脂としておけば、加熱器４１に内蔵されている赤外線センサー４２によって、調理器３６の内側の温度を感知することができる。そこで、この感知した温度を参考にして、自動で、または手動で、過熱状態、調理状態を制御することができる。
なお、合成樹脂３９が透明な合成樹脂でない場合であっても、符号４０で示した部分に透明なガラス部材や熱感知に利用できる部材が配置されるようにしておけば、調理器３６を加熱しつつ、外部から調理温度を把握することができる。
図９（ａ）、図９（ｂ）は、内側の金属板４５に外側の合成樹脂４７を張り合わせて飲食器４４を製造したものである。ここでも、合成樹脂４７として透明な合成樹脂を用いているので、予め、金属板４５の外側に商標などのマーク４６を取り付けておくことにより、飲食器４４の外側から、そのマーク４６を認識することができる。
図１０は、電磁誘導加熱器５１を用いて加熱することのできる調理器４８を表したものである。調理器４８は、内側の金属板４９に外側の合成樹脂５０を張り合わせて製造したものである。金属板４９は、電磁誘導加熱できる部材、例えば、ステンレス、鉄などによって製造されているので、電磁誘導加熱器５１の上に置いて、加熱、調理に用いることができる。なお、合成樹脂５０としてはＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネイト）などを用いることができる。

Claims (7)

1. 金属プレスした金属板を合成樹脂の射出成形金型内に取り付け、合成樹脂を当該金型内へ射出し、当該合成樹脂と前記金属板とを張り合せる方法において、前記金属板はその周縁部に合成樹脂が張り合わされる側に向けて湾曲する折り返し部を備えており、前記金型内の前記金属板の合成樹脂が張り合わされる側の面に射出された合成樹脂の一部が、前記折り返し部内に加圧注入され、前記折り返し部の内部が前記折り返し部の先端部側と前記金属板の合成樹脂が張り合わされる側の面との間の間隔より拡張され、前記金属板と合成樹脂とが張り合わされることを特徴とする合成樹脂と金属板を張り合せる方法。
2. 合成樹脂の射出成形金型の前記金属板周縁部の折り返し部に対向する部分と、当該金型内に取り付けられた前記金属板の折り返し部との間には、折り返し部内部の前記拡張に伴う前記折り返し部の拡張を吸収する空間が存在していることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂と金属板を張り合せる方法。
3. 射出成形金型内の前記金属板の合成樹脂が張り合わされる側の面に射出された合成樹脂の圧力によって、前記金属板の周縁部以外の部分において凹凸曲面に変形される部分があることを特徴とする請求項１又は２記載の合成樹脂と金属板を張り合せる方法。
4. 合成樹脂の射出成形金型と、当該金型内に取り付けられた前記金属板との間には、前記金属板の周縁部以外の部分における凹凸曲面への変形を吸収する空間が存在していることを特徴とする請求項３記載の合成樹脂と金属板を張り合せる方法。
5. 射出成形金型内に取り付けられる金属板の周縁部以外の合成樹脂が張り合わされる側の面に凹凸が存在していることを特徴とする請求項１又は２記載の合成樹脂と金属板を張り合せる方法。
6. 合成樹脂を透明な合成樹脂としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の合成樹脂と金属板を張り合せる方法。
7. 金属板は空気圧を利用して射出成形金型内に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の合成樹脂と金属板を張り合せる方法。

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