JP6152000B2 - 車両用樹脂製中空積層板 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用樹脂製中空積層板に関する。
近年、地球温暖化の要因である二酸化炭素（ＣＯ２）を低減するために、車両用樹脂製中空積層板を軽量化して車両の燃費向上を図ることが望まれている。この車両用樹脂製中空積層板の軽量化のためには、車両用樹脂製中空積層板を構成する部品点数を少なくしたり、車両用樹脂製中空積層板の厚みを薄くしたりする方法があるが、剛性が低下して車両用樹脂製中空積層板の要求性能を満たすことができないおそれがある。
また、従来、凹凸状に形成された本体部材と、該本体部材の表面側に接合された第１板状部材と、前記本体部材の裏面側に接合された第２板状部材と、から構成される合成樹脂製の車両用樹脂製中空積層板が公知である。前記第１板状部材および第２板状部材は、加熱して軟化した状態でローラーを介して本体部材に押し付けて溶着接合する。このため、前記第１板状部材の表面側および第２板状部材の裏面側にローラーの押し跡が形成されるので、車両用樹脂製中空積層板の外観品質が低下するという問題がある。
ここで、下記特許文献１には、厚手で剛性を有すると共に表面の平滑性が高いプラスチック気泡ボードが開示されている。このプラスチック気泡ボードは、図４に示すように、多数のくぼみを有するキャップシート１と、該キャップシート１の上面に溶融層４を介して溶着されたライナーシート３と、前記キャップシート１の下面に溶融層４を介して溶着されたバックシート２と、から構成される。なお、溶融層４は、プロピレン・a-オレフィンランダム共重合の溶融層である。
また、下記特許文献２には、図２に示すように、５層構造のプラスチック段ボール複合品１が開示されている。このプラスチック段ボール複合品１は、凹凸状シート２と、該凹凸状シート２の上面にライナー３を介して融着させた発泡シート４と、凹凸状シート２の下面にライナー３を介して融着させた発泡シート４と、から構成される。なお、ライナー３は、ポリオレフィン系樹脂からなる。
特開２００５−２９７３２３号公報 特開平６−１７０９９３号公報
しかしながら、前記特許文献１に係るプラスチック気泡ボードを製造する際には、溶融層４を供給するための押出機が必要になる。特に、キャップシート１にライナーシート３とバックシート２とを溶着させる場合には、２機の押出機が必要になる。このため、プラスチック気泡ボードの製造に用いる製造設備が増えるという問題があった。
また、前記特許文献２に係るプラスチック段ボール複合品１を製造する際には、まず、凹凸状に成形した凹凸状シートを予め巻き取ってロールにしておく。次に、発泡シートも予め巻き取ってロールにしておく。そして、凹凸状シートをロールから連続的に引き出すと共に、発泡シートもロールから連続的に引き出す。このとき、凹凸状シートと発泡シートとの間に、ライナーとなる溶融樹脂を供給することにより、凹凸状シート１と発泡シート４，４とを融着させる。このため、製造工数や製造コストが増大するという問題があった。
そこで、本発明は、製造工数や製造コストを増やさずに、従来の剛性を確保し、かつ表面の平滑性の高い車両用樹脂製中空積層板を提供することを目的とする。
本発明に係る車両用樹脂製中空積層板は、複数の凹部および凸部を有すると共に合成樹脂からなる本体部材と、該本体部材の表面側に熱溶着される第１板状部材および裏面側に熱溶着される第２板状部材の少なくともいずれかと、を備えた車両用樹脂製中空積層板である。
前記第１板状部材および第２板状部材は、合成樹脂に発泡剤を添加させて発泡させた発泡シートであり、前記本体部材の前記複数の凸部は、等間隔に配置され、前記本体部材、第１板状部材および第２板状部材の目付量は、８５０〜２０００ｇ／ｍ ２ に設定されていることを特徴とする。
本発明に係る車両用樹脂製中空積層板では、発泡シートである第１板状部材および第２板状部材は、熱溶着によって本体部材に結合される。
従って、本体部材と第１板状部材および第２板状部材とを結合させる接着用樹脂（前述した特許文献１の溶融層４、特許文献２のライナー３）を塗布する工程が不要になるため、製造工数や製造コストを抑えることができる。
また、本発明では、第１板状部材および第２板状部材を発泡シートにしているため、第１板状部材と第２板状部材のそれぞれの厚みが、特許文献１のライナーシート３およびバックシート２よりも厚くなる。従って、本発明に係る車両用樹脂製中空積層板は、曲げ荷重に対する剛性が向上する。
さらに、本発明では、第１板状部材および第２板状部材を発泡シートにしている。よって、本体部材に第１板状部材および第２板状部材を熱溶着させたときに、本体部材に形成された複数の凹凸を、第１板状部材および第２板状部材が吸収し、第１板状部材および第２板状部材における表面の平滑性が向上する。
このように、本発明によれば、軽量且つ高剛性で、表面の平滑性が高く、製造工数や製造コストを抑えた車両用樹脂製中空積層板を得ることができる。
本発明の第１実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板を示す分解斜視図である。 図１の断面図である。 比較例に係る車両用樹脂製中空積層板の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板を示す断面図である。 本発明の実施例に用いるシートを示す平面図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
[第１実施形態]
（車両用樹脂製中空積層板の構成）
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
図１，２に示すように、第１実施形態による車両用樹脂製中空積層板１は、本体部材３、第１板状部材５および第２板状部材７から構成されている。
前記本体部材３は、複数の凹部９および凸部１１を有すると共に合成樹脂からなる。具体的には、凸部１１は、上方に向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる円錐台形状に形成されており、略円筒状の側面１３と、該側面１３の上端の開口を塞ぐ円盤状の上面１５と、から一体形成されている。また、前記凹部９は、前記凸部１１の側面１３と、該側面１３の下端同士を繋ぐ底面１７と、から一体形成されている。このように、本体部材３は、複数の凸部１１および凹部９を有するため、剛性が高く形成されている。
前記第１板状部材５は、合成樹脂に発泡剤を添加させて発泡させた発泡シートであり、本体部材３の表面側に溶着して熱溶着されている。具体的には、本体部材３の凸部１１の上面１５に第１板状部材５が熱溶着されている。
前記第２板状部材７は、前記第１板状部材５と同様に、合成樹脂に発泡剤を添加させて発泡させた発泡シートであり、本体部材３の裏面側に熱溶着されている。具体的には、本体部材３の凹部９の底面１７に第２板状部材７が熱溶着されている。
（車両用樹脂製中空積層板１の材質）
本体部材３、第１板状部材５および第２板状部材７を成形する合成樹脂の材料としては、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロック状ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂およびこれらのモノマーの共重合体若しくはモノマーと他のモノマーとの共重合体、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ＡＡＳ、ＡＥＳ、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリエーテルケトン及びこれらのコモノマー若しくはコモノマーと他のモノマーとの共重合体等が好ましい。これらの材料は単独で使用しても併用しても良い。以上のように各種の熱可塑性樹脂を用いることができるが、コスト面、成形性、物性、耐低温性、耐熱性等の特性とのバランスを考慮すると、ポリプロピレン系樹脂が好ましい。
また、本体部材３、第１板状部材５および第２板状部材７の剛性を高める場合は、フィラーを副材料として配合しても良い。副材料は、特に限定されるものではないが、コスト面、成形性、取り扱い性等とのバランスを考慮すると、タルク、炭酸カルシウム等が好ましい。フィラーの添加量が増加すると、コスト高、比重の増大につながるので、これらのバランスを考慮すると、添加量は総重量に対してタルクの場合は５〜３０質量％、炭酸カルシウムの場合は２０質量％程度以下とするのが好ましい。さらに、前記フィラーの他に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、抗菌剤、難燃剤、光安定剤、滑剤等を必要に応じて添加もしてもよい。
車両用樹脂製中空積層板１の厚みは、３〜１０ｍｍが好ましい。即ち、本体部材３と第１板状部材５と第２板状部材７とを合計した厚みは、３〜１０ｍｍが好ましい。また、車両用樹脂製中空積層板１の目付量は、８５０ｇ／ｍ２〜２０００ｇ／ｍ２が好ましい。目付量が８５０ｇ／ｍ２未満の場合は、車両用樹脂製中空積層板１の１ｍ２当たりの重量が軽くなるので、本体部材３、第１板状部材５および第２板状部材７のそれぞれの板厚が薄くなる。つまり、板厚が薄くなった第１板状部材５および板厚が薄くなった第２板状部材７を微発泡させると押出機から溶融樹脂が押し出されるときに、発泡部分から破れたり、裂けたりするために生産速度を落すので生産効率が低下する。
第１板状部材５および第２板状部材７を発泡させる発泡剤は、例えば、ＡＤＣＡ（アゾジカルボンアミド）からなる有機系発泡剤が好ましく、発泡剤の添加量は、総重量に対して、１〜３質量％添加させることが好ましい。３質量％よりも添加量が多いと、発泡しすぎて、発泡シートを押出機から押し出すときに発泡セルが破れ易くなる。一方、１質量％よりも添加量が少ないと、殆ど発泡しないので、図３の比較例に係る車両用樹脂製中空積層板１０１のように、本体部材３の凸部１１の上面１５および凹部９の底面１７による湾曲部分１０５ａ，１０７ａが第１板状部材１０５の表面および第２板状部材１０７の裏面に押し出てしまう。
（車両用樹脂製中空積層板１の製造方法）
第１実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板１は、例えば、以下の方法で製造することができる。
まず、車両用樹脂製中空積層板１を成形する成形装置は、本体部材用押出機と、第２板状部材用押出機と、第１ラミネートロールと、真空成形ロールと、第１板状部材用押出機と、第２ラミネートロールと、から構成される。
前記本体部材用押出機は、本体部材３になる本体部材用樹脂シートを押出成形して真空成形ロールの周面上に供給する。前記第２板状部材用押出機は、第２板状部材７になる第２樹脂シートを押出成形して第１ラミネートロールの周面上に供給する。第１ラミネートロールは、周面上に第２樹脂シートを巻き付ける。真空成形ロールは、周面上に本体部材用樹脂シートを巻き付ける。真空成形ロールの周面には、直径７ｍｍで深さ５ｍｍの多数の凹形状が千鳥模様状に配置されている。よって、真空成形ロールの周面上に本体部材用樹脂シートが巻き付けられると、凹凸状の本体部材３が成形される。ここで、第１ラミネートロールと真空成形ロールとは互いに近接して配置されており、互いの周面同士が接触した状態になっている。
さらに、前記第１板状部材用押出機は、第１板状部材５になる第１樹脂シートを押出成形して第２ラミネートロールの周面上に供給する。第２ラミネートロールには、真空成形ロールから送り出された本体部材３および第２樹脂シートと、第１板状部材用押出機からの第１樹脂シートとが供給される。これにより、本体部材３に第１樹脂シートが熱溶着される。
また、本体部材用樹脂シートは、溶融温度が１９０℃の熱可塑性樹脂（例えば、ポロプロピレン）である。第１樹脂シートおよび第２樹脂シートは、溶融温度が１９０℃で発泡剤が予め添加された熱可塑性樹脂（例えば、ポロプロピレン）である。なお、第１樹脂シートは、第１板状部材用押出機から押し出されたときから発泡し始め、第２樹脂シートは、第２板状部材用押出機から押し出されたときから発泡し始める。
最初に、前記本体部材用樹脂シートを本体部材用押出機から押し出しつつ、この本体部材用樹脂シートを真空成形ロールの周面に押し当てて、多数の凹部９および凸部１１を形成した本体部材３を成形する。
次に、第２樹脂シートを第２板状部材用押出機から押し出し、第２樹脂シートを第１ラミネートロールの周面上に供給しながら、真空成形ロールで成形された本体部材３と第２樹脂シートを第１ラミネートロールで圧着（熱溶着）させる。このとき、本体部材用樹脂シートが真空成形ロールの周面上にあり、未だ押出成形時の熱を保有している間に、前記本体部材用樹脂シートの凹部９の底面１７に第２樹脂シートを熱溶着する。次に、一体化された本体部材３と第２樹脂シートを真空成形ロールの周面から離したのち、本体部材３の凸部１１の上面１５に、第１板状部材用押出機から押し出された第１樹脂シートを載置し、第２ラミネートロールによって第１樹脂シートを本体部材３の凸部１１の上面１５に熱溶着させる。これによって、本実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板１を製造する。なお、第２ラミネートロールによる成形が終了した時点では、第１樹脂シートおよび第２樹脂シートは、発泡が終了して、それぞれ発泡シートになっており、押出機から押し出された直後の樹脂シートの厚さよりも厚くなっている。
また、第１樹脂シートおよび第２樹脂シートの発泡倍率は、１．２〜１．５倍が好ましい。発泡倍率が１．２倍未満の場合は、第１板状部材５および第２板状部材７があまり発泡していないので、図３の比較例に示すように、本体部材３の凹部９および凸部１１に起因する湾曲部分１０５ａ，１０７ａが第１板状部材５の表面側および第２板状部材７の裏面側に押し出てしまい、外観品質が低下するという問題が起こる。一方、発泡倍率が１．５倍よりも大きい場合は、第１板状部材５および第２板状部材７が発泡しすぎて、車両用樹脂製中空積層板１の厚みを安定して管理することが困難になる。また、第１板状部材５の表面側および第２板状部材７の裏面側が発泡セルで荒れた状態になり、見栄えが悪くなる。なお、第１樹脂シートおよび第２樹脂シートの発泡倍率は、１．２〜１．３倍がさらに好ましい。
以下に、第１実施形態による作用効果を説明する。
（１）第１実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板１は、複数の凹部９および凸部１１を有すると共に合成樹脂からなる本体部材３と、該本体部材３の表面側に熱溶着される第１板状部材５および裏面側に熱溶着される第２板状部材７と、を備えている。前記第１板状部材５および第２板状部材７は、合成樹脂に発泡剤を添加させて発泡させた発泡シートである。
このように、本実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板１では、発泡シートである第１板状部材５および第２板状部材７は、熱溶着によって本体部材３に結合される。
従って、本体部材３と第１板状部材５および第２板状部材７とを結合させる接着用樹脂（前述した特許文献１の溶融層４、特許文献２のライナー３）を塗布する工程が不要になるため、製造工数や製造コストを抑えることができる。
また、本実施形態では、第１板状部材５および第２板状部材７を発泡シートにしているため、第１板状部材５と第２板状部材７の其々の厚みが、特許文献１のライナーシート３およびバックシート２よりも厚くなる。従って、本実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板１は、曲げ荷重に対する剛性が向上する。
さらに、本実施形態では、第１板状部材５及び第２板状部材７を発泡シートにしている。よって、本体部材３に第１板状部材５および第２板状部材７を熱溶着させたときに、本体部材３に形成される複数の凹凸を、第１板状部材５および第２板状部材７が吸収し、第１板状部材５および第２板状部材７における表面の平滑性が向上する。
このように、本実施形態によれば、軽量且つ高剛性で、表面の平滑性が高く、製造工数や製造コストを抑えた車両用樹脂製中空積層板を得ることができる。
（２）前記第１板状部材５および第２板状部材７の発泡シートの発泡倍率は、１．２〜１．５倍に設定されている。
発泡倍率が１．２倍未満の場合は、第１板状部材５および第２板状部材７があまり発泡していないので、図３の比較例に示すように、本体部材３の凹部９および凸部１１に起因する湾曲部分が第１板状部材１０５の表面側および第２板状部材１０７の裏面側に表出してしまい、外観品質が低下するという問題が起こる。一方、発泡倍率が１．５倍よりも大きい場合は、第１板状部材５および第２板状部材７が発泡しすぎて、車両用樹脂製中空積層板１の厚みを安定して管理することが困難になる。また、第１板状部材５の表面側および第２板状部材７の裏面側が発泡セルで荒れた状態になり、見栄えが悪くなる。
[第２実施形態]
次いで、第２実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板２０１について説明するが、前述した第１実施形態と同一構成の部位には、同一符号を付けて説明を省略する。
図４に示すように、第２実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板２０１は、第１実施形態と比較して、第２板状部材７がない。
即ち、車両用樹脂製中空積層板２０１は、本体部材３と、該本体部材３の表面側に熱溶着される第１板状部材５と、から構成されている。具体的には、前記本体部材３は、第１実施形態と同様に、複数の凹部９および凸部１１を有すると共に合成樹脂からなる。凸部１１は、上方に向かうに従って径寸法が徐々に小さくなる円錐台形状に形成されており、略円筒状の側面１３と、該側面１３の上端の開口を塞ぐ円盤状の上面１５と、から一体形成されている。そして、前記第１板状部材５は、合成樹脂に発泡剤を添加させて発泡させた発泡シートであり、本体部材３の凸部１１の上面１５に熱溶着されている。
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第２板状部材７がないことにより、車両用樹脂製中空積層板２０１全体の重量を低く抑えることができる。
[第３実施形態]
次いで、第３実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板３０１について説明するが、前述した第１および第２実施形態と同一構成の部位には、同一符号を付けて説明を省略する。
図５に示すように、第３実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板３０１は、第１実施形態と比較して、第１板状部材５がない。
即ち、車両用樹脂製中空積層板３０１は、本体部材３と、該本体部材３の裏面側に熱溶着される第２板状部材７と、から構成されている。具体的には、前記本体部材３は、第１実施形態と同様に、複数の凹部９および凸部１１を有すると共に合成樹脂からなる。前記凹部９は、前記凸部１１の側面１３と、該側面１３の下端同士を繋ぐ底面１７と、から一体形成されている。前記第２板状部材７は、発泡シートであり、本体部材３の凹部９の底面１７に熱溶着されている。
第３実施形態によれば、第１および第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第１板状部材５がないことにより、車両用樹脂製中空積層板３０１全体の重量を低く抑えることができる。なお、第３実施形態に係る車両用樹脂製中空積層板３０１は、第２板状部材７を表面側に配置して使用する。
以下に、本発明を実施例を通して更に詳細に説明する。
具体的には、本発明に係る発泡シートと比較例に係る従来の樹脂シートについて、ＪＩＳ Ｋ７２０３「硬質プラスチックの曲げ試験方法」に基づく曲げ試験を行った。
Figure 0006152000
まず、縦が５０ｍｍで横が１５０ｍｍの矩形状のサンプルを準備した。表１に示すように、実施例に係るサンプルは発泡シートであり、発泡前の厚さは５．０ｍｍで、発泡後の厚さは５．３ｍｍだった。また、シートの目付量は、１２００ｇ／ｍ２とした。一方、比較例に係るサンプルは、発泡させていない従来の樹脂シートであり、厚さは５．０ｍｍとした。また、シートの目付量は、１２００ｇ／ｍ２とした。
次に、実施例に係る発泡シートおよび比較例に係る樹脂シートを、１００ｍｍの間隔をおいた治具に載置した。そして、シートの長手方向の中央部を５０ｍｍ／ｍｉｎ．の速度で徐々に押していき、荷重−たわみ線図を得た。
得られた荷重−たわみ線図において、原点から荷重−たわみ曲線に接線を引き、該接線におけるたわみ量が１０ｍｍの荷重を算出して曲げ弾性勾配とした。これらの結果を表１に示す。なお、曲げ弾性勾配における「縦」とは、図６に示すように、ロール状に巻かれたシートからサンプルを切り出す際に、巻き方向に沿った方向がサンプルの長手方向である。即ち、「縦」のサンプル４０１は、ロールの巻き方向に沿った長さが１５０ｍｍで、巻き方向に直交する直交方向の長さが５０ｍｍである。一方、「横」のサンプル４０３は、巻き方向に沿った長さが５０ｍｍで、巻き方向に直交する直交方向の長さが１５０ｍｍである。
表１に示すように、実施例に係る発泡シートの方が、比較例に係る樹脂シートよりも曲げ弾性勾配が向上することが判明した。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されずに、種々の変形および変更が可能である。例えば、第１板状部材５の表面側および第２板状部材の裏面側に不織布等の表皮材を貼着しても良い。
１ 車両用樹脂製中空積層板
３ 本体部材
５ 第１板状部材
７ 第２板状部材
９ 凹部
１１ 凸部
１０１ 車両用樹脂製中空積層板
１０５ 第１板状部材
１０７ 第２板状部材
２０１ 車両用樹脂製中空積層板
３０１ 車両用樹脂製中空積層板

Claims (2)

  1. 複数の凹部および凸部を有すると共に合成樹脂からなる本体部材と、該本体部材の表面側に熱溶着される第１板状部材および裏面側に熱溶着される第２板状部材の少なくともいずれかと、を備えた車両用樹脂製中空積層板であって、
    前記第１板状部材および第２板状部材は、合成樹脂に発泡剤を添加させて発泡させた発泡シートであり、
    前記本体部材の前記複数の凸部は、等間隔に配置され、
    前記本体部材、第１板状部材および第２板状部材の目付量は、８５０〜２０００ｇ／ｍ ２ に設定されていることを特徴とする車両用樹脂製中空積層板。
  2. 前記第１板状部材および第２板状部材の発泡シートの発泡倍率は、１．２〜１．５倍に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用樹脂製中空積層板。
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