JP6752412B2 - アルミニウム樹脂複合積層板 - Google Patents
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この場合、発泡合成樹脂層の発泡倍率が1.5倍未満では制振性、遮音性、断熱性の面で不十分であり、逆に10倍を超えると均一安定な発泡状態が得られなくなり、アルミニウム樹脂複合積層板の加工において局部変形による割れ、しわなどの不具合を引き起こす。また発泡合成樹脂層の板厚が1mm以下では制振性等の性能が不十分であるとともに、アルミニウム樹脂複合積層板の成形加工が非常に困難となる。板厚が10mmを超えるとやはり成形加工が困難となり肌荒れなどの外観異常を引き起こしやすい。
これに対して、第2アルミニウム板材の引張強さが150MPa未満あるいは耐力が120MPa未満では、加工割れの問題や、耐凹みなどの外面特性が劣る。また、第2アルミニウム板材の引張強さが610MPaを超える、あるいは耐力が500MPaを超えるとアルミニウム樹脂複合積層板が難加工となり、加工不良が増加したりプレス成形工程が多段となり煩雑となるおそれがある。さらに、第2アルミニウム板材の伸びが2.5%未満であると加工性が不足し割れが発生しやすく、伸びが18%を超えると局部しわが発生しやすくなる。また、第2アルミニウム板材と第1アルミニウム板材の引張強さの差、または耐力の差が10MPa未満であると、三次元加工成形において成形性が低下する。なお、耐力は、0.2%耐力を表す。
このようなアルミニウム板材を組み合わせたアルミニウム樹脂複合積層板とすることにより、肌荒れや割れ等の成形不良を確実に防止して、車体や車両部品等、幅広い範囲において用いられる良好な三次元成形品を得ることができる。
なお、この場合の耐熱温度とは、例えば、外力を受けない状態で樹脂製品が変形・変質しないでその機能が保てる温度である。
本発明の三次元成形品としては、有底円筒、有底角筒等の筒状成形品、一方を開口した箱状成形品、ドーム状成形品などであり、その一方(通常、外面側)が凸面となり、他方(内面側)が凹面となっている。なお、その凸面の一部に若干の範囲で凹面を有する形状も含まれる。
アルミニウム樹脂複合積層板10は、図1に模式的に図示したように、発泡合成樹脂層13の両面にそれぞれアルミニウム板材11,12が積層された構成である。以下では、その一方面(三次元成形における凹面となる側)のアルミニウム板材を第1アルミニウム板材11、他方面(三次元成形における凸面となる側)のアルミニウム板材を第2アルミニウム板材12とする。
第1アルミニウム板材11は、引張強さが100MPa以上200MPa以下、耐力が80MPa以上180MPa以下、伸びが3%以上27%以下とされ、板厚が0.1mm以上0.3mm以下に形成されている。例えば、第1アルミニウム板材11は、銅(Cu)を0.01質量%以上0.03質量%以下含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなる。ただし、上記の機械的性質を満たすものであれば、目的とされる三次元成形加工品の形状、それに伴う細部の加工度や外観特性、耐食性、その他の要求特性により、合金成分はこれに限定されるものではなく、また材料調質も適宜選定されうる。
第2アルミニウム板材12は、引張強さが150MPa以上610MPa以下、耐力が120MPa以上500MPa以下、伸びが2.5%以上18%以下とされ、引張強さが第1アルミニウム板材11よりも10MPa以上大きく、耐力が第1アルミニウム板材11よりも10MPa以上大きく、伸びが第1アルミニウム板材11よりも小さいものであって、板厚が0.25mm以上0.5mm以下であり、第1アルミニウム板材11の板厚よりも1.5倍以上大きく形成されている。例えば、第2アルミニウム板材12は、マグネシウムを1.5質量%以上1.8質量%以下、銅を0.01質量%以下含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなる。ただし、上記の機械的性質及び第1アルミニウム板材11との関係を満たすものであれば、目的とされる三次元成形加工品の形状、それに伴う細部の加工度や外観特性、耐食性、その他の要求特性により、合金成分はこれに限定されるものではなく、また材料調質も適宜選定されうる。
発泡合成樹脂層13は、発泡倍率1.5以上10倍以下で板厚が1mm以上10mm以下とされる。発泡合成樹脂層13の発泡倍率が1.5倍未満では制振性、遮音性、断熱性の面で不十分であり、逆に10倍を超えると均一安定な発泡状態が得られなくなり、アルミニウム樹脂複合積層板10の加工において局部変形による割れ、しわなどの不具合を引き起こす。また発泡合成樹脂層13の板厚が1mm以下では制振性等の性能が不十分であるとともに、アルミニウム樹脂複合積層板10の成形加工が非常に困難となる。発泡合成樹脂層13の板厚が10mmを超えるとやはり成形加工が困難となり肌荒れなどの外観異常を引き起こしやすい。
具体的には、発泡合成樹脂層13を形成する合成樹脂の種類は、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリスチレン樹脂(PS)、AS樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、メタクリル樹脂(PMMA)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリカカーボネート(PC)のいずれかから選択して用いるのが良い。さらに、発泡合成樹脂層13の耐熱温度は70℃以上であることが望ましく、さらに高難度の三次元成形を行う際には、金型及び材料(アルミニウム樹脂複合積層板10)を140℃程度までに加温して成形する温間成形を行う場合があるので、発泡合成樹脂層13の耐熱温度は110℃以上であるのが好ましい。
このように構成される両アルミニウム板材11,12及び発泡合成樹脂層13を積層してなるアルミニウム樹脂複合積層板10全体としては、引張強さが15MPa以上150MPa以下、耐力が10MPa以上130MPa以下、伸びが2.5%以上27%以下であるとよく、三次元形状の製品を安定した形状で成形することができる。さらに望ましくは、アルミニウム樹脂複合積層板10の伸びが17.5%以上であると成形性の面で好ましい。
そして、このような接着剤を発泡合成樹脂層13の両面又は両アルミニウム板材11,12の片面に塗布し、両アルミニウム板材11,12の間に発泡合成樹脂層13を挟み、これらをホットプレスやホットロールにより加圧・加熱することにより、発泡合成樹脂層13の両面に接着層を介してアルミニウム板材11,12を一体に積層する。
このようにして得られたアルミニウム樹脂複合積層板10を用いて三次元成形品を製造する場合、例えば図2〜図6に示すように、プレス用金型100を用いる。プレス用金型100は、成形後の三次元成形品の底面と略同形状の成形孔21を有するダイ20と、成形孔21と略同形状の貫通孔31を有するブランクホルダー30と、三次元成形品の底部を絞ることが可能な柱状形状のパンチ40とを備えるものである。
まず、図2に示すように、アルミニウム樹脂複合積層板10の外周部を、ブランクホルダー30とダイ20との間に挟持してしわ押さえ力Fを付与する。しわ押さえ力Fは、アルミニウム樹脂複合積層板10の発泡合成樹脂層13に変形を生じさせない範囲の低圧に保持する。この際、ブランクホルダー30とダイ20とは予め加温されているので、ブランクホルダー30とダイ20との間にアルミニウム樹脂複合積層板10の外周部が挟まれることにより加熱される。これにより、アルミニウム樹脂複合積層板10の内部に存在する歪みが取り除かれ、外周部が平坦化される。
このとき、アルミニウム樹脂複合積層板10は、大きい加工となる曲げ部分で、芯材である発泡合成樹脂層13が凹凸状に変形し易い。このアルミニウム樹脂複合積層板10においては、外面側に配置される第2アルミニウム板材12が内面側に配置される第1アルミニウム板材11より厚く形成され、強度、剛性も第1アルミニウム板材11より高く、これに対して、内面側に配置される第1アルミニウム板材11は板厚が小さく、変形が容易であるので、発泡合成樹脂層13に生じる凹凸が成形品の内面側の第1アルミニウム板材11の変形により吸収される。
結果を表2に示す。なお、比較例35のアルミニウム樹脂複合積層板については、成形ができず、各評価を行えなかったことから、結果を全て「×」とした。
13 発泡合成樹脂層
11 第1アルミニウム板材(凹面となる側のアルミニウム板材)
12 第2アルミニウム板材(凸面となる側のアルミニウム板材)
100 プレス用金型
21 成形孔
20 ダイ
30 ブランクホルダー
40 パンチ
Claims (3)
- 発泡倍率が1.5倍以上10倍以下で板厚が1mm以上10mm以下の発泡合成樹脂層の両面に、アルミニウム板材が積層されてなり、
前記アルミニウム板材のうちの一方面に配置される第1アルミニウム板材は、板厚が0.1mm以上0.8mm以下、引張強さが100MPa以上200MPa以下、耐力が80MPa以上180MPa以下、伸びが3%以上27%以下とされ、
前記アルミニウム板材のうちの他方面に配置される第2アルミニウム板材は、引張強さが150MPa以上610MPa以下であって前記第1アルミニウム板材よりも10MPa以上大きく、耐力が120MPa以上500MPa以下であって前記第1アルミニウム板材よりも10MPa以上大きく、伸びが2.5%以上18%以下であって前記第1アルミニウム板材よりも小さく、板厚が0.3mm以上0.9mm以下であって前記第1アルミニウム板材の板厚に対して1.1倍以上であることを特徴とするアルミニウム樹脂複合積層板。 - 前記第1アルミニウム板材の板厚が0.1mm以上0.3mm以下であり、前記第2アルミニウム板材の板厚が0.25mm以上0.5mm以下であり、前記第2アルミニウム板材の板厚が前記第1アルミニウム板材の板厚よりも1.5倍以上大きく形成されていることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
- 前記発泡合成樹脂層は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカカーボネートのいずれかからなることを特徴とする請求項1又は2に記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
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