JP5187604B1

JP5187604B1 - 直管型冷陰極管照明用筐体

Info

Publication number: JP5187604B1
Application number: JP2012134235A
Authority: JP
Inventors: 英機宗國; 治郎寺田
Original assignee: BESPACK CORP
Current assignee: BESPACK CORP
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: JP2013247105A

Abstract

【課題】放熱性に優れる金属と、透明性と難燃性を併せ持つ樹脂組成物を用い、軽量となる金属・樹脂組成物複合成型品または筐体を提供すること。更には防水性に優れた直管型ＣＣＦＬ照明用筐体を提供すること。
【解決手段】アルミニウム合金シートとポリカーボネート樹脂をインサート成型してなる金属・樹脂組成物複合成型品であり、平均厚みが、アルミ部分は０．２〜２．０ｍｍ、ポリカーボネート部分が０．５〜３ｍｍであり、ポリカーボネート樹脂の難燃性が規格ＵＬ９４Ｖ０を満たす金属・樹脂組成物複合成型品を直管型ＣＣＦＬ照明装置筐体として使用する。
アルミニウム合金シートは純アルミ成分が９９％以上となる可視光高反射型を使用することで従来の筐体内の反射板を使用しないで更に軽量化が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、軽量で、放熱性と高透明で難燃性を併せ持つ金属・樹脂組成物複合成型品に関するものである。金属・樹脂組成物複合成型品、好ましくはインサート成型法を用いて一体成型された複合成型体である。
また本発明は、従来の蛍光灯に代わる直管型冷陰極管（以下ＣＣＦＬという）照明装置用筐体に関する。

地球環境の保全のために省エネルギーや温室効果ガスの削減が課題とされているが、照明の分野においても、近年は蛍光灯直管のＬＥＤ化及びＣＣＦＬ化が顕著である。

このような直管型照明筐体素材として、金属と透明樹脂による複合成型品（特許文献１）を用いているものがあるが、成型品と成型品の嵌合であるため防水性に難があり屋外での使用には課題が残る。
また同様に中空樹脂押出品（特許文献２）によって製造されてなる長尺状で且つ透明の円筒形状体からなる透明筐体もあるが、ＣＣＦＬが発生する熱を放熱するヒートシンクの機能に欠ける課題が残る。

さらに、現在市販されている直管型ＣＣＦＬ照明の重量は、同型のＬＥＤ照明と比較し１．２〜１．４倍であり、軽量化が求められる。
従来の直管型ＣＣＦＬ照明の断面は３６０度配光のため筐体金属部分以外に金属の光反射板を設けている。このため直管型ＬＥＤ照明装置と比較して、同型ＣＣＦＬ照明装置は重量増が避けられない。

特許第４８３４７９２特開２００８−２５１２３１

本発明の目的は、金属・樹脂組成物複合成型品を用いて軽量で放熱性と難燃性を有する直管型ＣＣＦＬ照明用筐体を提供することである。
また、本発明のさらなる目的は、反射機能を金属筐体部分にもたせた直管型ＣＣＦＬ照明用筐体を提供するものである。

上記課題に鑑み、本発明の金属・樹脂組成物複合成型品は、軽量で、放熱性を有する金属素材と、高透明で難燃性をする樹脂組成物を一体化成型してなることを特徴とする。
より好ましくは、インサート成型法により一体化してなる金属・樹脂組成物成型品である。
さらに、金属部分は反射機能を有する表面としている事にある。

本発明に使用される金属は以下の特性を持つものが望ましい。金属は、軽量で熱伝導率が高いアルミニウム合金を使用することが望ましい。より好ましくは合金番号が１０００番台のアルミニウム合金であり、さらに好ましくは１０５０、１０７０、１０８０番である。

金属の厚みは、筐体強度と放熱性、特に放熱性の指標である熱輸送能力のバランスが満足する０．２〜２．０ｍｍが望ましく、より好ましくは１．０〜２．０ｍｍであり、さらに好ましくは軽量化を実現する０．３〜０．６ｍｍである。

本発明に使用される樹脂組成物には以下の特性を持つものが望ましい。樹脂組成物は、ポリオレフィン類及びその共重合体（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン）ポリメタクリル酸類及びその共重合体、ポリエステル類及びその共重合体（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート）ポリスチレン類及びその共重合体、芳香族ポリアミド類及びその共重合体、ポリカーボネート類及びその共重合体、ノルボルネン類（シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー）ポリサルフォン類及びその共重合体などが挙げられる。

樹脂組成物の厚みは、筐体強度と透明性の点から０．５ｍｍ〜３．０ｍｍが望ましく、さらに難燃性を考慮すると１．０〜３．０ｍｍが望ましく、より好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。

前述のごとく、ＣＣＦＬは線光源であるので、筐体としては一般的には拡散性は重要ではなく、高透明である事が必要である。
この場合の樹脂組成物の全光線透過率は８５％度以上が望ましく、より好ましくは８８％以上である。
しかし直管型ＣＣＦＬ照明の使用される目的、用途によっては拡散性が必要な場合もある。
この場合は光拡散グレード樹脂を使用する。

樹脂組成物の難燃性は、難燃性の指標であるＵＬ９４規格でＶ−０グレードを満足することが望ましい。ＵＬ規格とはアメリカのＵｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社が定め、同社によって評価される規格であり、一般的な指標となっている。一般的にはＵＬ−９４にて規定される試験片に炎を当て燃焼時間と滴下物の有無を確認する試験である。

本成型法について以下説明する。
繰出機にセットされた金属シートを繰出し、ロール曲げ工程であるフォーミング・マシンを経る事により、半円形状となり、クロスヘッドダイ（金属・樹脂複合成型金型）に送られる。
一方、樹脂組成物は押出機より溶融された状態で、押出機の先端に配置された前記クロスヘッドダイに送られ、クロスヘッドダイ内で該半円形状金属シートに溶融付着される。
更に詳しくは、当該クロスヘッドダイは、樹脂側外径が半円形状金属シートと同心円になる様に設計されており、一体化箇所で接着固定されて、上部に半円形樹脂、下部に半円形状金属シートが接着固定された複合パイプが連続的に成型される。
樹脂組成物と半円形状金属シートの先端部がクロスヘッドダイ内で溶融付着され、連続的に押出される、所謂インサート成型が行われる。
さらに真空サイジング工程で冷却しながら外径寸法を規制して、冷却水槽にて完全に冷却・固化させ、接着固定させて多本ロール式引取機にて引取り、切断機にて定尺長さに切断されて本発明の金属・樹脂複合成型品となる。
図３で更に詳しく説明する
アルミ合金ホイール６はホーミング・マシーン７にて中空成型が可能な半円金属基材となる。
一方、ポリカーボネート樹脂は押出し機８で溶融状態で押し出され、クロスヘッドダイ９で該半円形状アルミシートと溶融成型されて一体化され中空パイプ状となる。
さらにサイジング工程１０で冷却化しながら外径寸法を規制して、冷却水槽１１で完全に冷却固化される。
その後、引取り機１２で引き取られ、切断機１３で定尺長さに切断されて、本発明のアルミニウム合金シートとポリカーボネート樹脂をインサート成型してなる金属・樹脂組成物複合成型品となる。
図に示す矢印（→）はアルミ合金板とポリカーボネート樹脂の進む、流れの方向を示す。

さらに詳しくは、インサート成型時の単位時間当たりの樹脂押出速度と、金属の繰出速度が均一であることが必要であり、かつインサート成型時の樹脂組成物の溶融押出量を一定とするためのスクリュー設計が必要となる。さらに、金属と樹脂を溶融付着させるための金型設計が必要である。また、冷却工程においても所定の形状を保持するためのサイジング・水槽設計が必要である。

本発明の金属・樹脂組成物複合成型品は、一次元中空成型品であり、その断面は金属層と樹脂組成物の２層の組み合わせ構造となっており、成型された金属と樹脂組成物は一体化されている。
金属と樹脂の複合部分の接着強度がさらに必要な場合は
▲１▼アルミの表面を粗して接着性を上げる
▲２▼接着剤を接合部分の金属を塗布してクロスダイヘッドに送り込む
▲３▼クロスダイヘッド内の所定の位置に接着剤を注入する
などの方策がある。

本発明の直管型ＣＣＦＬ照明用筐体は、金属・樹脂組成物複合成型品を放熱筐体として用い、、筐体内面でＣＣＦＬは３６０°配光する。そのたＣＣＦＬ蛍光は金属面で高反射して樹脂側で反射光が効率的に利用される事が重要である。
そのためには、アルミ純分が９９％上の純アルミ合金である合金番号１０００番台
（１０００〜１１００）のアルミ合金シートを選択する事が望ましい。
反射率の目安は波長５００ナノメートルの可視光で８８％以上の反射率を有することが望ましい。反射率の測定は入射光の入射角が２５度で、ＪＩＳ−Ｄ５７０５に準ずる。

本発明の金属・樹脂組成物複合成型品は、優れた軽量成型品であり、放熱性と高透明性と難燃性を有しており、該金属・樹脂組成物複合成型品を用いて反りのない放熱筐体を提供することができ、直管型ＣＣＦＬ照明用筐体に好ましく用いることができる。また、インサート成型法により一体化成型された該金属・樹脂組成物複合成型品は防水性能を有し、かつ従来の製造方法と比較して安価で軽量な筐体の製造が可能である。
さらに、３６０°配光してなるＣＣＦＬ蛍光を金属筐体内面で高反射にすることで、従来の反射板を使用せず直管型ＣＣＦＬ照明筐体とすることができる。

以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。本発明はこれにより何ら限定を受けるものではない。

アルミシート（大和金属工業社製の合金番号１０７０型）厚さ０．５ｍｍ、幅３５．４ｍｍと、ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製パンライトＭＮ−４８０５Ｚ，）を用いて、インサート成型する事で一体化した金属・樹脂組成物の中空パイプとした。
図１（断面図）に示す様に金属と樹脂組成物をインサート成型することにより十分な密閉性を確保した。
ポリカーボネート樹脂部分の厚みは１．５ｍｍとし、アルミとの接合部分は総厚を２．０ｍｍとした。
ＣＣＦＬ蛍光管を機械的に固定できるＣＣＦＬ架台２は直管両端のソケットで支持されている。
ＣＣＦＬ照明直管筐体の長さは１２００ｍｍとして、ＣＣＦＬ蛍光管１はサンケン電気株式会社製サンケン：ＳＳ４０Ｊ管径４．０φｍｍ肉厚０．５ｍｍ、長さ１１５０ｍｍ２灯（消費電力２８Ｗ、２灯間隔は２０ｍｍ）を配置した。
安定器など電源配線を施し、ＡＣ１００Ｖで点灯出来る様にした。
架台をＣＣＦＬの中心に置き２００ｍｍピッチで図２に示す幅５ｍｍの保持片５でＣＦＬ蛍光管を保持した。
更に両端はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）のキャップで封止し、金属・樹脂組成物複合成型品を筐体に用いた、ＣＣＦＬ照明用直管とした。

比較例

アルミシート（大和金属工業社製の合金番号１０７０型）厚さ１．０ｍｍ、幅３５．４ｍｍと、ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製パンライトＭＮ−４８０５Ｚ，）用い、図４に示す様に、嵌合が容易にできる金属・樹脂組成物複合成型品を筐体を作成し、直管型ＣＣＦＬ照明用筐体とした。

実施例、比較例に対し、以下の試験を実施し評価を行った。
（１）寸法測定
平板厚みは、アンリツ社製の電子マイクロ膜厚計で測定した。
曲面厚みは、オリンパス社製超音波厚さ計で測定した。
（２）全光線透過率
日本電色工業（株）製濁度計ＮＤＨ−２０００型を用いた。測定は平板の状態で測定した。
（３）難燃グレード
樹脂メーカーの光拡散難燃グレードの特性表からＵＬ９４の難燃規格を採用した。但し樹脂組成物の厚みは規格条件範囲内となっている。
（４）感水性
金属・樹脂組成物複合成型品の水の侵入に対する試験（防水試験）である。スプレーイングシステムズジャパン株式会社の感水試験紙「ＴｅｅＪｅｔ」を直管の３か所に装着して、（７６ｍｍｘ２６ｍｍｘ３枚）、直管の両端を封し、直管をターンテーブルの上に設置して１０リットル／分の水を散水ノズルから５分間散水した。評価は感水紙の色の変化で判定した。感水した場合は青く変色する。該感水性を防水性の指標とした。

表１の結果、実施例の金属・樹脂組成物複合成型品を筐体に用いた直管型ＣＣＦ照明は軽量化が可能であり、防水性が認められた。
点灯の状態は目視判断であるが、反射むら、明暗むらなどが無く、均一な照明が得られた。

本発明品の金属・樹脂組成物複合成型品は、特に直管型ＣＣＦＬ照明装置の筐体として有用であり、透明性と放熱性、難燃性を兼ね備え、軽量で防水性能も有することから、洗面場、ホール、屋外照明、看板など、幅広く直管型ＣＣＦＬ照明用筐体として用いられる。

インサート成型法による一体化断面図である。一体化分解斜視図である。インサート成型工程図である。金属・樹脂組成物嵌合方式・断面図である

１．ＣＣＦＬ（冷陰極管）
２．ＣＣＦＬ架台
３．アルミ合金
４．ポリカーボネート樹脂
５．ＣＣＦＬ保持片
６．アルミ合金ホイール
７．ホーミングマシーン
８．ポリカーボネート押出機
９．クロスヘッドダイ
１０．サイジング部
１１．冷却水槽
１２．引取機
１３．切断機
１４．嵌合箇所
１５．複合部分

Claims

アルミニウム合金シートとポリカーボネート樹脂をインサート成型してなる金属・樹脂組成物複合成型品であり、平均厚みが、アルミ部分は０．２〜２．０ｍｍ、ポリカーボネート部分が０．５〜３ｍｍであることを特徴とする直管型冷陰極管照明用筐体。
ポリカーボネート樹脂が難燃性規格ＵＬ９４Ｖ０を満足する請求項１に記載の金属・樹脂組成物複合成形品。
アルミニウム合金シートで純アルミ成分が９９％以上である請求項１記載の直管型冷陰極管照明用筐体。