JP4737033B2 - Bonding structure between metal molded product and resin plate - Google Patents
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Description
本発明は、金属製の成形品に対して樹脂板材がその端部において接合される構造に関するものである。 The present invention relates to a structure in which a resin plate material is bonded to a metal molded product at an end thereof.
従来より、各種の金属製成形品と樹脂とを一体的に接合して所定の構造を形成することが行われており、これらの接合では、たとえば接着剤を用いて接合や、溶融樹脂によるインサート成形等の手段による接合(たとえば特許文献1参照)が行われている。 Conventionally, various metal molded products and a resin are integrally joined to form a predetermined structure. In these joinings, for example, joining using an adhesive or insertion using a molten resin is performed. Joining by means such as molding (for example, see Patent Document 1) is performed.
これらの接合では、接合部での接合強度、その耐久性、さらには接合操作の簡便性等が考慮されており、通常では分離、分解されないように一体化されている。 In these joinings, consideration is given to joining strength at the joining part, durability thereof, simplicity of joining operation, etc., and they are usually integrated so as not to be separated and disassembled.
このような従来の接合では、金属製成形品に対して樹脂板の端部のみを接合して所要の構造とすることも行われており、たとえば図4に例示したように、ステンレス、アルミニウム等の金属で成形された着座部1と樹脂製の裏板としての便座ベース2とをそれぞれの内周縁と外周縁で接合し、水等の侵入を阻止できる密閉された空洞部3を有する構造とした暖房便座(特許文献2−3)が提案されている。
In such conventional joining, only the end of the resin plate is joined to a metal molded product to obtain a required structure. For example, as illustrated in FIG. 4, stainless steel, aluminum, etc. A structure having a hermetically sealed
しかしながら、図4の構造のような空洞部3を有する便座の場合には、着座時の負荷応力や、空洞部3内に暖房用熱源を配置した場合の熱による変形、ひずみ応力等に対する耐久性が、金属製成形品と樹脂板との接合部において大きな課題となる。接合部においては、着座時の繰り返される応力負荷や熱による変形、ひずみにより金属製の着座部1から樹脂製の便座ベース2が脱離して、便座としての強度や密閉性等の機能や暖房性能が失われてしまうことが懸念されるからである。
本発明は、上記のとおりの背景から、暖房便座の上記例示に限られることなく、金属製成形品に対して樹脂板をその端部において接合するに際し、その接合操作が比較的簡便であるとともに、水等の侵入防止性が良好で、接合部での強度をより大きくすることが可能であり、熱による変形、ひずみに対しても耐久性を向上させることができる、新しい接合構造を提供することを課題としている。 From the background as described above, the present invention is not limited to the above example of the heated toilet seat, and when joining the resin plate to the metal molded product at its end, the joining operation is relatively simple. Provided with a new joint structure that has good penetration prevention properties such as water, can increase the strength at the joint, and can improve durability against deformation and strain due to heat. It is an issue.
本発明の接合構造は上記課題を解決するために以下のことを特徴としている。 In order to solve the above problems, the joint structure of the present invention is characterized by the following.
第1:金属製成形品の裏面側での樹脂板材端部の接合構造であって、金属製成形品裏面の内側にインサート樹脂成形で段部が形成されており、この段部は凹部とされており、この凹部に挿入される突起を設けた樹脂板材が載置されて樹脂二次成形で一体化接合され、インサート樹脂成形で段部が形成されるインサート樹脂層には、繊維長さ5〜15mmのガラス繊維が含有量20〜60wt%の範囲で含有されている。 1st: It is the joining structure of the resin plate material edge part in the back surface side of a metal molded product, Comprising: The step part is formed by insert resin molding inside the metal molded product back surface , This step part is made into a recessed part. In the insert resin layer in which the resin plate material provided with the projections to be inserted into the recesses is placed and integrally joined by the resin secondary molding, and the step portion is formed by the insert resin molding, the fiber length 5 A glass fiber of ˜15 mm is contained in a content range of 20 to 60 wt% .
1)金属製成形品の裏面内側に一次成形として射出によるインサート樹脂成形が行われているので、その一体化による密着強度の向上が図られる。 1) Since the insert resin molding is performed by injection as a primary molding on the back inside of the metal molded article, Ru been attempted to improve the adhesion strength due to the integration.
2)インサート樹脂成形で樹脂層に形成された段部には凹部が形成され、この凹部に樹脂板材の突起が挿入された状態で樹脂板材が載置されるので、段部での樹脂板端部の位置固定にともなう脱離防止効果が発揮され、接合部での負荷応力による脱離、分解が抑止されるとともに、二次成形のための位置決めも容易となる。 2) Since a step is formed in the resin layer by insert resin molding, a recess is formed, and the resin plate material is placed in a state in which the projection of the resin plate is inserted into the recess, so the end of the resin plate at the step The effect of preventing the detachment accompanying the fixing of the position of the part is exhibited, the detachment and decomposition due to the load stress at the joint part are suppressed, and the positioning for the secondary molding becomes easy.
3)段部での樹脂の溶着による二次成形が行われているので、強度や水等の侵入防止性等の機能や、負荷応力、熱による変形、ひずみの吸収が可能で、耐久性に優れたものとなる。 3) Since secondary molding is performed by welding the resin at the step, it is possible to absorb strength, functions such as strength and water penetration prevention, load stress, heat deformation and strain, and durability. It will be excellent.
4)インサート樹脂層には特定のガラス繊維が含有されているので、これによる補強効果は大きなものとなる。 4) Since specific glass fiber is contained in the insert resin layer, the reinforcing effect by this becomes large.
以上のような効果は、前記図4のような、暖房便座の構造においても顕著なものとなる。 The effects as described above are also remarkable in the structure of the heated toilet seat as shown in FIG.
本発明の接合構造においては、一次成形としてのインサート樹脂成形、そして二次成形のための樹脂の種類やその組成、さらには樹脂板材の種類等が限定されることはない。射出成形としてのインサート樹脂成形、そして二次成形が可能とされる熱可塑性樹脂であって、本発明の構造の所定の性能や用途を考慮して選択することができる。たとえば、ポリプロピレン(PP)樹脂等のポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂やポリエチレンテレフタレート(PE)樹脂等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂等の各種のものから選択されてよい。これらの樹脂には、さらにはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の高強度繊維や、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、シリカ、タルク、ガラスビーズ、石英粉等無機質充填材等の補強、耐熱成分や、着色材、粘度調整剤、触媒等が適宜に配合されてよい。これらの配合成分については、配合によって、金属製成形品の素材金属の線膨張率に近づけるように樹脂層を形成することが望ましい。このため、たとえばアルミニウム金属の場合にガラス繊維を樹脂に配合する等のことが好適に考慮される
ガラス遷移の配合については、一般的に、長い方が熱等によるひずみを少くできるが、長すぎると樹脂の流れが悪くなり、インサート成形がしにくくなることから、繊維長さは5〜15mmの範囲程度とすることが好ましい。
In the joining structure of the present invention, the type and composition of the resin for insert resin molding as the primary molding and the secondary molding, and the type of the resin plate material are not limited. It is a thermoplastic resin that is capable of insert resin molding and secondary molding as injection molding, and can be selected in consideration of the predetermined performance and application of the structure of the present invention. For example, a polyolefin resin such as polypropylene (PP) resin, an acrylic resin, a methacrylic resin, a polyester resin such as a polybutylene terephthalate (PBT) resin or a polyethylene terephthalate (PE) resin, or a polycarbonate (PC) resin is selected. It's okay. These resins further include high-strength fibers such as glass fibers, carbon fibers, and aramid fibers, reinforcement of inorganic fillers such as calcium carbonate, calcium silicate, silica, talc, glass beads, and quartz powder, Colorants, viscosity modifiers, catalysts, and the like may be appropriately blended. About these compounding components, it is desirable to form a resin layer so that it may approximate the linear expansion coefficient of the raw material metal of a metal molded product by mixing. For this reason, for example, in the case of aluminum metal, it is preferable to mix glass fibers with a resin. For glass transition blending, the longer one can generally reduce the strain due to heat, but it is too long. Therefore, the fiber length is preferably in the range of 5 to 15 mm.
また、ガラス繊維の含有量についても同様に多すぎる場合にはインサート成形がしにくくなることから、20〜60wt%の範囲程度とすることが好ましい。繊維径については、通常、樹脂に配合されるガラス繊維の範囲内にあればよい。 Similarly, when the content of the glass fiber is too large, it is difficult to perform insert molding. About a fiber diameter, what is necessary is just to exist in the range of the glass fiber mix | blended with resin normally.
樹脂板材については、熱可塑性樹脂によるもの、あるいは熱硬化性樹脂によるもの等の各種であってよい。より好適には二次成形での溶着をより強固とする熱可塑性樹脂板であることが考慮される。金属製成形品も、その素材についてはステンレス、アルミニウム等の各種の金属、合金材、さらにはセラミックスや樹脂との複合材であってもよい。 About a resin board material, various things, such as a thing by a thermoplastic resin or a thing by a thermosetting resin, may be sufficient. More preferably, it is considered that the thermoplastic resin plate further strengthens the welding in the secondary molding. The metal molded product may also be a composite material of various metals such as stainless steel and aluminum, alloy materials, and ceramics and resins.
本発明の接合構造では、たとえば、図4の場合と同様の便座を例として図1の要部断面図に示したように、着座部1としてのアルミニウム等の金属製成形品の裏面内側で射出によるインサート樹脂成形によってインサート樹脂層4が形成され、この樹脂層4においては段部としての凹部5が設けられている。そして、この凹部5には、便座ベース2としての樹脂板材の端部突起6が挿入され、二次成形によって凹部5には二次成形樹脂7が充填溶着により強固な接合が形成される。これによって、着座部1としての金属製成形品と便座ベース2としての樹脂板材とは一体化接合される。そして両者によって空洞部3が構成される。
In the joint structure of the present invention, for example, the same toilet seat as in FIG. 4 is taken as an example, and as shown in the cross-sectional view of the main part of FIG. The
この図1の構造を形成するための成形プロセスを例示したものが図2である。プロセスは以下のとおりである。 FIG. 2 illustrates a molding process for forming the structure of FIG. The process is as follows.
<a>着座部1としての金属製成形品、たとえば具体的にはアルミニウムの板金成形品の裏面内側の内周面に対し、たとえば長さ11mmのガラス繊維40wt%含有のPP樹脂をインサート樹脂成形し、溶着によってインサート樹脂層4、そして段部としての凹部を形成する。
<a> Insert resin molding of PP resin containing, for example, 40 mm% of glass fiber having a length of 11 mm with respect to the inner peripheral surface on the inner side of the back surface of a metal molded product as the
インサート樹脂層4の金属製成形品裏面内側への密着強度を高めるために、必要であれば、射出インサート樹脂成形に先行して、金属製成形品の裏面内側を、アンモニア、ヒドラジン、ピリジン、あるいはアミン化合物等を用いての洗浄処理を行ってもよいし、さらには、PP樹脂と親和性の良い無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂等を主成分とする接着剤をあらかじめ塗布しておいてもよい。このような洗浄剤や接着剤は、金属、そして樹脂の種類や性質に応じて適宜に選択することができる。
In order to increase the adhesion strength of the
インサート樹脂成形のための操作条件(金属温度、射出速度等)は従来技術を踏まえて好適に定めることができる。成形温度は、通常のPP樹脂の場合のように、たとえば250℃〜260℃の範囲とする。 The operating conditions (metal temperature, injection speed, etc.) for insert resin molding can be suitably determined based on the prior art. The molding temperature is, for example, in the range of 250 ° C. to 260 ° C. as in the case of ordinary PP resin.
<b>次いで、上記凹部5には、たとえば便座ベース2としてのPP樹脂板材の端部突起6が挿入される。
<B> Next, for example, an
凹部5や端部突起の大きさ、形状については、樹脂板材の端部突起6が挿入され、二次成形として樹脂充填されるものとして設定される。
About the magnitude | size and shape of the
より好適には、端部突起6の挿入のための位置決めが容易であって、抜け止めしにくい大きさ、形状であることが考慮される。本発明の構造では、端部突起6については凹部5への嵌合状態とする必要がないので、寸法誤差への許容度も大きい。
More preferably, it is considered that the
<c>凹部5には、二次成形によってPP樹脂である二次成形樹脂7が射出、注入され、溶着によって固化される。これによって接合が完了することになる。
The
この場合にも、成形条件は従来技術を踏まえて好適に定めることができ、たとえば成形温度は250℃〜260の範囲とする。 Also in this case, the molding conditions can be suitably determined based on the prior art. For example, the molding temperature is in the range of 250 ° C. to 260 ° C.
凹部5の深さや幅(長さ)等の寸法は、樹脂の種類や性質、そして所要の特性等を考慮して好適に定められる。
The dimensions such as the depth and width (length) of the
もちろん必要があれば、二次成形後に接合部露出面の研磨等を行うことになる。 Of course, if necessary, the joint exposed surface is polished after the secondary molding.
以上のようなプロセスにより、たとえば便座を構成する場合にはその内周および外周の全域において、あるいは一部において上記の接合構造を形成することができる。全域において上記接合構造を形成することが、強固で耐久性、耐熱変形に優れた便座となり、水の侵入を抑え、空洞部3に熱源を配置した暖房便座においても熱伝達の良好な耐久性に優れた便座が実現されることになる。
By the above process, for example, when a toilet seat is formed, the above-described joint structure can be formed in the entire inner periphery and outer periphery or in part. Forming the above-mentioned joint structure in the entire area results in a toilet seat that is strong, durable, and excellent in heat-resistant deformation, suppresses water intrusion, and has excellent durability for heat transfer even in a heated toilet seat in which a heat source is disposed in the
図3は、図1および図2の場合とは異なる別の実施形態を例示した要部の断面図である。この実施の形態では、インサート樹脂層4には、上記の凹部5とは異なる形状の段部としての段差部8が形成されている。本発明の構造においては、インサート樹脂成形により形成される段部はこのように各種の形状であってよい。そして、この段差部8には樹脂板材としての便座ベース2の端部が載置され、二次成形樹脂7を用いての二次成形により一体化接合されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part illustrating another embodiment different from the case of FIG. 1 and FIG. In this embodiment, the
もちろん、本発明においてはこのような便座の構造に限定されることはなく、様々な形状、大きさの成形品の接合として好適に適用されることになる。 Of course, in the present invention, it is not limited to such a toilet seat structure, and is suitably applied as a joint for molded products of various shapes and sizes.
1 着座部
2 便座ベース
3 空洞部
4 インサート樹脂層
5 凹部
6 端部突起
7 二次成形樹脂
8 段差部
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