JP2017043034A - アルミニウム樹脂複合積層板 - Google Patents
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Abstract
Description
これに対して、他方のアルミニウム板材は、銅の含有量が0.01質量%未満では強度、剛性が不足し、0.03質量%を超えると割れ等の成形不良が生じ易くなる。
この場合、常温でも良好な成形品を得ることができるが、金型及びアルミニウム樹脂複合積層板を加温して成形すると、より円滑に成形することができる。
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1は、図1に模式的に図示したように、合成樹脂層2の両面にそれぞれアルミニウム板材3,4が積層された構成である。以下では、その一方(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1アルミニウム板材3、他方のアルミニウム板材を第2アルミニウム板材4とする。
第1アルミニウム板材3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り、引張強さが150MPa以上170MPa以下、耐力が55MPa以上75MPa以下、伸びが15%以上であるのが好ましい。
銅も、アルミニウム中に固溶することで、材料の強度を高める効果があるが、含有量が0.01質量%を超えると、強度のばらつきが大きくなって成形性を損なう。
第2アルミニウム板材4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り、引張強さが60MPa以上80MPa以下、耐力が50MPa以上70MPa以下、伸びが20%以上であるのが好ましい。
この第2アルミニウム板材では、必要な強度を保ちつつ変形能を高める目的で銅を少量添加する。マグネシウム(Mg)の添加では、強度向上には寄与するが成形性は劣る。銅の添加は、強度を向上させるとともに成形性も向上させる効果がある。但し過度の銅の添加は、腐食が生じやすくなるため注意が必要である。
このため、銅の含有量を0.01質量%以上0.03質量%以下とした。含有量が0.01質量%未満では強度、剛性が不足し、0.03質量%を超えると割れ等の成形不良が生じ易くなる。JIS規格で一部の1000系アルミニウムが該当する。
合成樹脂層2は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等が用いられ、厚さが1mm以上10mm以下のフィルム状又は板状に形成される。この場合、気泡を分散させた発泡性樹脂としてもよく、2倍以上、より好ましくは3倍以上の発泡率で均一に分散した発泡性樹脂を用いることにより、遮音性、遮熱性に優れたものとなる。なお、加工時の温度が、使用する樹脂の溶融温度(融点)を超えない限りにおいては、合成樹脂の発泡倍率は複合積層板の加工性、成形性に大きな影響を及ぼさない。さらに、合成樹脂の融点は100℃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、合成樹脂の融点は150℃以上あるのが好ましい。
このように構成される両アルミニウム板材3,4及び合成樹脂層2を積層してなるアルミニウム樹脂複合積層板1全体としては、引張強さが20MPa以上60MPa以下、耐力が5MPa以上40MPa以下、伸びが15%以上であるとよく、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、複合積層板の伸びが17.5%以上であると成形性の面で好ましい。
この接着剤を合成樹脂層2の両面又は両アルミニウム板材3,4の片面に塗布し、両アルミニウム板材3,4の間に合成樹脂層2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、合成樹脂層2の両面にアルミニウム板材3,4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1を用いて三次元成形品を製造する場合、図2に示すように、プレス用金型11に、第1アルミニウム板材3が成形品の外面となるように配置する。このとき、成形品の深さが小さい場合には常温で成形するが、複雑な形状の成形品である場合、金型の表面及びアルミニウム樹脂複合積層板を予め加温して、温間成形を行う。温間成形の温度としては、高いほど成形には有利であるが、合成樹脂の融点未満、例えば150℃未満の温度で、成形品の形状、温度バラツキ等に応じて適宜設定される。
なお、図2において、プレス用金型11は、成形孔12を有するダイ13、パンチ14、しわ押さえ15を備えている。
この成形性の評価は、試料を直径33mmのパンチにより円筒状容器に絞り成形し、その際にブランク径を変えることで、絞り比(ブランク径/パンチ径)が1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2の6種類の容器を成形した。いずれも成形速度は200mm/分、パンチ周囲のしわ押さえ力は3kNとした。成形品の外観を検査することにより成形性を評価し、それぞれ5回の成形において、5回とも成形できた場合を「◎」、5回中4回又は3回成形できた場合を「〇」、5回中2回成形できた場合を「△」、5回中成形できたのが1回又は0回の場合を「×」とした。合否の判定は、実製品形状・サイズでの成形性との相関から、「◎」「○」を合格、「△」「×」を不合格と判定した。
その結果を表2に示す。
2 合成樹脂層
3 第1アルミニウム板材(凸面となる側のアルミニウム板材)
4 第2アルミニウム板材(他方のアルミニウム板材)
11 プレス用金型
12 成形孔
13 ダイ
14 パンチ
15 しわ押さえ
Claims (8)
- 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、いずれか一方側が凸面で他方側が凹面となる三次元成形品の成形に用いられるアルミニウム合成樹脂複合積層板において、前記凸面となる側のアルミニウム板材は、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とともに、他方のアルミニウム板材は、銅を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り、前記凸面となる側のアルミニウム板材の厚さが前記他方のアルミニウム板材の厚さよりも大きく形成されていることを特徴とするアルミニウム樹脂複合積層板。
- 前記凸面となる側のアルミニウム板材は、引張強さが150MPa以上170MPa以下、耐力が55MPa以上75MPa以下、伸びが15%以上であり、前記他方のアルミニウム板材は、引張強さが60MPa以上80MPa以下、耐力が50MPa以上70MPa以下、伸びが20%以上であることを特徴とする請求項1記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
- 前記凸面となる側のアルミニウム板材は、厚さが0.2mm以上0.5mm以下であり、前記他方のアルミニウム板材は、厚さが0.1mm〜0.4mmであり、前記合成樹脂層の厚さが1mm以上10mm以下であることを特徴とする請求項1又は2記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
- 前記合成樹脂層は、融点が100℃以上の合成樹脂からなることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
- 前記合成樹脂層は、発泡倍率が2倍以上のポリプロピレン樹脂であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
- 前記アルミニウム板材と合成樹脂層の間に、ポリプロピレンを主成分とする接着層が設けられている請求項5記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
- 引張強さが20MPa以上60MPa以下、耐力が5MPa以上40MPa以下、伸びが15%以上であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
- 常温から150℃未満の温度範囲での円筒絞り成形における限界絞り比が2.1以上であることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項記載のアルミニウム樹脂複合積層板。
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