JP6722377B2 - 樹脂製パネルの支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製パネル及びその製造方法に関するものであり、特に、支持されない辺を補強した新規な樹脂製パネル及びその製造方法に関する。

樹脂製パネルは、コア材を外装材（樹脂シート）で覆うことにより形成されるものであり、自動車、航空機等の輸送機械用、建材用、電気機器のハウジング用、スポーツ・レジャー等、様々な用途に用いられている。樹脂製パネルとしては、コア材の一方の面のみを外装材で覆うものや、コア材の両方の面を外装材で覆うもの等が存在し、例えばコア材の一方の面のみを外装材シートで覆う樹脂製パネルは、建材用等、使用者に視認されることがないためにコア材の他方の面を外装材で覆う必要がないような用途に用いられる。一方、コア材の両方の面を外装材で覆う樹脂製パネルは、サンドイッチパネルとも称され、例えば自動車荷室の蓋パネル、ラゲッジボード、リアパーセルシェルフ等の用途に用いられる。

これら樹脂製パネルの中で、例えば自動車荷室用のラゲッボード等では、矩形状の樹脂製パネルの２辺、あるいは３辺において、周縁部が自動車荷室の周囲に設けられた支持部によって支持された状態で装着されることが多く、この場合に、樹脂製パネルの支持されない辺における強度を如何にして確保するかが大きな課題となっている。ラゲッジボードの上には荷重が加わることが多く、支持されない辺の強度が低いと、繰り返し荷重が加わることで永久変形等を起こしてしまう等、ラゲッジボードの機能を大きく損なうことになる。

ここで、樹脂製パネルにおいて、強度を向上するための手法としては、コア材となる樹脂発泡体に金属製の補強材（いわゆるリンフォース）をインサートすることが知られている。例えば引用文献１には、中空二重壁構造の中空部に、中空部内の空間と略同一形状に予め成形された熱可塑性樹脂からなる芯材に補強材を嵌合して芯材と補強材が一体となった内装材を内装することにより、内装する内装材の位置決めが的確にできて、ガタツキ防止や成形収縮による変形を起こすことがないようにした樹脂製パネルが開示されている。

特開２０１０−１７４５７７号公報

しかしながら、金属製の補強材はその重量が大きく、これを組み込むことで、樹脂製パネルの重量も大きくなってしまうという問題がある。自動車荷室用のラゲッボード等においては、軽量化で且つ強度の高い樹脂製パネルが求められており、重量増によって開閉操作に力が必要になる等の不都合が生ずることから、前記補強材の使用は避けたいところである。

本発明は、前述の従来の実情に鑑みてなされたものであり、補強材を使用することなく強度を確保することができ、特に支持されない辺においても永久変形を起こすことのない信頼性の高い樹脂製パネルを提供することを目的とし、さらにはその製造方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の樹脂製パネルの支持構造は、コア材が樹脂製の外装材で被覆されてなる樹脂製パネルの少なくとも対向する２辺がサポート部によって支持される樹脂製パネルの支持構造であって、前記樹脂製パネルは、前記サポート部によって支持されない辺に沿って外装材に線状のリブが１以上形成されており、前記線状のリブの形成位置は、前記支持されない辺から全てのリブまでの距離が、支持されない辺から対向する辺までの距離の１５％以下であり、且つ、前記リブは、樹脂製パネルの内方に向かって突出するように外装材に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の樹脂製パネルの製造方法は、コア材が樹脂製の外装材で被覆されてなり、少なくとも対向する２辺において周縁部が支持される樹脂製パネルの製造方法であって、分割金型間に溶融状態の樹脂シートを外装材として配置し、前記樹脂シートを真空もしくは圧空により支持されない辺に沿ってリブを形成するための突条部を有する金型のキャビティに沿わせて成形し、外装材の間にコア材を配置して型締めを行い、溶融状態の樹脂シートの内面とコア材の外面を溶着させることを特徴とする。

線状のリブは、樹脂製パネルの湾曲等を抑える機能を有し、これを支持されない辺に沿って形成することで、この部分の強度が大幅に向上する。また、強度向上のために補強材を使用する必要がないので、重量の増加も抑えられ、軽量化も実現される。

本発明によれば、補強材を使用しなくても高い強度を実現することができ、特に支持されない辺においても永久変形を起こすことのない信頼性の高い樹脂製パネルを提供することが可能である。

樹脂製パネルの実施形態を示す図であり、（Ａ）は表面の概略斜視図、（Ｂ）は裏面の概略斜視図である。 樹脂製パネルの支持される周縁部を示す概略平面図である。 樹脂製パネルの要部概略断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は、それぞれリブの形状例を示す概略断面図である。 外装材となる樹脂シートの成形の一態様を示す概略断面図である。 コア材の挿入状態を示す概略断面図である。

以下、本発明の樹脂製パネル及びその製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態に係る樹脂製パネルは、中空二重壁構造を有する樹脂製の外装材の中空部に、中空部内の空間と略同一形状に予め成形された熱可塑性樹脂の発泡体からなるコア材を内装してなるものである。

図１〜図３は、本実施形態の樹脂製パネルの構成を示す図であり、本実施形態の樹脂製パネル１は、表面側の外装材２及び裏面側の外装材３を有し、これら外装材２，３を成形することにより表面、裏面及び表面と裏面とを繋ぐ周囲壁５からなる中空二重壁構造が構成されるとともに、内部にコア材４が収容された形となっている。

外装材２，３を構成する熱可塑性樹脂は、金型による成形が可能であればその樹脂材料を限定しないが、樹脂製パネル１の剛性を確保するために非発泡樹脂から形成されることが好ましい。例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン樹脂）、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル等のエンジニアリング・プラスチック等が好適であり、適宜にガラス繊維、カーボンファイバー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等の充填材を添加することもできる。

外装材２，３の表面には、表皮材を施してもよく、その場合、表皮材としては、天然繊維、再生繊維、半合成繊維、合成繊維、及びこれらを混合した繊維を加工して得られる編物、織物、不織布、またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）または熱可塑性ポリオレフィンエラストマー（ＴＰＯ）等の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ポリエチレンポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂からなる樹脂シート、及びこれらの積層シート、プラスチック製段ボール、ハードボード等から適宜選択可能である。

コア材４は、例えば熱可塑性樹脂の発泡体からなるものであり、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等、外装材２，３を構成する熱可塑性樹脂と同じであることが望ましい。また、発泡体には、適宜、ガラス繊維、カーボンファイバー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等の充填材を添加することもできる。

コア材４の形成に使用されうる発泡剤としては、公知の物理発泡剤、化学発泡剤及びその混合物が挙げられる。例えば、物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス等の無機系物理発泡剤、及びブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤を適用できる。また、化学発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホニルヒドラジド、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、トリヒドラジノトリアジン又はアゾビスイソブチロニトリルなどの有機発泡剤、クエン酸、シュウ酸、フマル酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸、ショウノウ酸、エチレンジアミン四酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、ニトリロ酸などのポリカルボン酸と、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウムアルミニウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム等の無機炭酸化合物の混合物や、クエン酸二水素ナトリウム、シュウ酸カリウム等のポリカルボン酸の塩が無機発泡剤として挙げられる。

本実施形態の樹脂製パネル１は、例えば自動車荷室のデッキボードとして用いられるものであり、アッパーデッキのデッキボードの場合、図２に示すように、樹脂製パネル１の３辺１ａ，１ｂ，１ｃに沿った周縁部（図中斜線領域）は、荷室への装着時には荷室側のサポート部によって支持された状態となる。

一方、樹脂製パネル１の残りの１辺１ｄは、荷室への装着時にもサポート部により支持されることはない。したがって、樹脂線パネル１の支持されない１辺１ｄにおける強度を確保する必要がある。荷物の搭載等により、デッキボードには荷重が加わることがあり、樹脂製パネル１の支持されていない辺１ｄが撓んで永久変形に至ることがあるからである。デッキボード（樹脂製パネル１）に永久変形が生ずると、荷室の密閉が難しくなる。

そこで、本実施形態の樹脂製パネル１では、前記支持されない辺１ｄに沿ってリブ５を形成することで、支持されない辺１ｄにおける強度を確保するようにしている。以下、このリブ５について詳細に説明する。

前記リブ５は、樹脂製パネル１の外装材２，３に形成されるものであり、本実施形態の場合、樹脂製パネル１が荷室等に装着された際の美観等を考慮して、裏面側の外装材３に形成されている。リブ５を裏面側の外装材３に形成することにより、樹脂製パネル１を荷室等に装着した際にリブ５が使用者等に視認されることがない。

前記リブ５は、線状のリブであり、樹脂製パネル１のほぼ全幅に亘り形成されている。なお、本実施形態の場合、リブ５は互いに平行に３本形成されているが、これに限られるものではなく、１本以上形成されていればよい。また、各リブ５は、樹脂製パネル１の端から端まで繋がった１本の線状のリブとして形成されているが、分断される形で形成されていてもよい。

前記リブ５の形成位置であるが、前記支持されない辺１ｄからリブ５までの距離（寸法）が、支持されない辺１ｄから対向する辺までの距離（寸法）の１５％以下であることが好ましく、１０％以下であること、さらには５％以下であることがより好ましい。リブ５の形成位置が、これを越えてリブ５が辺１ｄから離れすぎると、支持されない辺１ｄ近傍の強度向上が不十分になるおそれがある。最も好ましくは、辺１ｄから１０ｍｍ〜５０ｍｍの位置にリブ５を形成することである。

前記リブ５は、樹脂製パネル１の内方に向かって突出するように外装材３に形成されており、したがって、樹脂製パネル１を裏面から見たときには、溝部として形成されている。リブ５の断面形状は、丸形（半円形）や角形等、任意であるが、強度を向上するという目的に鑑みると、断面略三角形であることが好ましい。特に、成形性等も考慮すると、断面三角形であって、且つ先端がＲ形状であることが好ましい。

図４は、リブ５の断面形状例を示すものである。図４（Ａ）は、先端Ｒを有する三角形状のリブ５の一例を示すものであるが、成形性の観点から、リブ５の基端部の傾斜角度θは１００°以上とすることが好ましい。先端Ｒは曲率半径Ｒ＝１ｍｍ〜５ｍｍである。開口幅ｗは４ｍｍ〜４０ｍｍであることが好ましい。図４（Ｂ）は、リブ５の形状の変形例であるが、この場合にも基端部の傾斜角度θは１００°以上である。

いずれの場合にもリブ５の深さ（高さ）は樹脂製パネル１の板厚全体の１５〜４０％であることが好ましく、リブ５の形成により表裏の外装材２，３が互いに接していないことが好ましい。

前述のようなリブ５を形成することで、支持されない辺１ｄにおいても強度を確保することが可能になるが、これに加えて、外装材２，３に配合されるフィラーを配向させることも強度を向上する上で有効である。前述の通り、外装材２，３にはフィラーを配合してもよいが、この時、フィラーとしてガラス繊維やマイカ等のようにアスペクト比の大きなフィラーを用い、支持されない辺１ｄと略平行に配向させることで、この方向の強度を向上することができる。なお、この場合のフィラーの含有量は特に限定されないが、１０〜３０質量％であることが好ましく、１５〜２５質量％であることがより好ましい。

次に、樹脂製パネル１の製造方法について説明する。

本実施形態において、樹脂製パネル１は、図５及び図６に示すような態様で成形される。すなわち、先ず、図５に示すように、Ｔダイ等から押し出した２枚の樹脂シート１１，１２を分割金型１３，１４間に配置し、樹脂シート１１，１２を真空吸引により分割金型１３，１４のキャビティに沿わせて成形する。各分割金型１３，１４は、真空チャンバ１３Ａ，１４Ａ及び通気接触面１３Ｂ，１４Ｂを有しており、通気接触面１３Ｂ，１４Ｂにおいて真空吸引することで、樹脂シート１１，１２が分割金型１３，１４のキャビティに沿った形状に成形される。

この時、前記分割金型１３，１４のうち、裏面側の外装材３に対応する樹脂シート１２を成形する分割金型１４については、リブ５に対応する突条部１４Ｃを形成しておく。これにより、裏面側の外装材３となる樹脂シート１２には、リブ１２Ａが形成される。

次いで、コア材１５を樹脂シート１１，１２間に配置して分割金型１３，１４の型締めを行い、溶融状態の樹脂シート１１，１２の内面とコア材１５の外面とを溶着させる。これにより、コア材１５を樹脂シート１１，１２（外装材）に内装した樹脂製パネル１を得ることができる。

コア材１５は、樹脂シート１１，１２の成形形状、さらには樹脂シート１２に形成されるリブ１２Ａの形状に合わせて予め成形したものを配置してもよいし、あるいは、リブ１２Ａに対応する凹部を有していない状態に成形し、型締めの際にリブ１２Ａで押し潰すようにしてもよい。

また、樹脂シート１１，１２をＴダイから押し出して形成する場合、樹脂シート１１，１２にアスペクト比の高いフィラーを配合しておくと、フィラーが押し出し方向に配向し、この方向の強度が大きくなる。したがって、樹脂シート１１，１２を分割金型１３，１４で成形する際に、フィラーの配向方向が支持されない辺１ｄと平行になるように配置すれば、当該方向の強度を確保することが可能である。

以上、本発明を適用した実施形態について説明してきたが、本発明がこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

例えば、先の実施形態では、樹脂製パネル１の４つの辺１ａ〜１ｄのうち、３つの辺１ａ〜１ｃが支持され、残りの１つの辺１ｄが支持されないものであったが、対向する２辺１ａ，１ｃが支持され、これと直交する２辺１ｂ，１ｄが支持されないものであってもよい。この場合には、２辺１ｂ，１ｄに沿ってそれぞれリブ５を形成すればよい。

また、外装材２，３とコア材４は、いわゆるコンプレッションにより互いに密着し空間を有していなくてもよいし、外装材２，３とコア材４の間に空間があってもよい。いずれの場合にも、リブ５を形成することによる強度向上を実現することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果を基に説明する。

デッキボードの作製
作製したデッキボードの寸法は、８００ｍｍ×８００ｍｍであり、厚さは２０ｍｍである。外装材には、ガラス繊維を２０質量％配合したポリプロピレンシート（厚さ１ｍｍ）を用いた。コア材は、発泡倍率３０倍のポリスチレン・ポリオレフィン複合発泡体（積水化成品工業社製、商品名ピオセラン）を用いた。

作製したデッキボードは、３辺が支持されるタイプのもので、表１に示すように、支持されない辺に沿って形成されるリブの数、ガラス繊維の配向方向（支持されない辺と平行あるいは直交）を変え、種々のサンプルを作製した。さらに、ガラス繊維を配合しないでリブを形成したサンプルも作製した（サンプル７〜９）。

評価
作製したサンプルについて、直径８０ｍｍ、重さ８０ｋｇの重りを載せて荷重を加え、５秒後の撓み量（端部及び中央）、及び重りを下ろした後、２４時間経過後の永久変形量（端部及び中央）を計測した。なお、端部は、支持されない辺における端部である。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、ガラス繊維の配合の有無に関わらず、支持されない辺に沿ってリブを形成することで、永久変形が解消されている。また、リブの形成に加えて、ガラス繊維を配合し、特にガラス繊維の配向方向を支持されない辺と平行にすることにより、撓み量が少なくなり、強度が向上していることがわかる。

１ 樹脂製パネル
１ａ〜１ｄ 辺
２，３ 外装材
４ コア材
５ リブ
１１，１２ 樹脂シート
１３，１４ 分割金型
１５ コア材

Claims (7)

1. コア材が樹脂製の外装材で被覆されてなる樹脂製パネルの少なくとも対向する２辺がサポート部によって支持される樹脂製パネルの支持構造であって、
   前記樹脂製パネルは、前記サポート部によって支持されない辺に沿って外装材に線状のリブが１以上形成されており、
   前記線状のリブの形成位置は、前記支持されない辺から全てのリブまでの距離が、支持されない辺から対向する辺までの距離の１５％以下であり、
   且つ、前記リブは、樹脂製パネルの内方に向かって突出するように外装材に形成されていることを特徴とする樹脂製パネルの支持構造。
2. 樹脂製パネルは３辺において周縁部が支持されており、樹脂製パネルの支持されない１辺に沿って外装材にリブが形成されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂製パネルの支持構造。
3. 樹脂製パネルにおいて、前記リブは、表裏いずれか一方の外装材に形成されており、前記リブの形成により表裏の外装材が互いに接していないことを特徴とする請求項１または２記載の樹脂製パネルの支持構造。
4. 樹脂製パネルにおいて、前記外装材はフィラーを含有しており、当該フィラーが前記リブの略形成方向に沿って配向されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の樹脂製パネルの支持構造。
5. 前記フィラーは、ガラスファイバーであることを特徴とする請求項４記載の樹脂製パネルの支持構造。
6. 樹脂製パネルにおいて、前記コア材は、発泡材であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の樹脂製パネルの支持構造。
7. 樹脂製パネルは補強材を有していないことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の樹脂製パネルの支持構造。

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