JP2023025928A - Reinforcement, composite and method for producing composite - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、補強部材、複合部材及び複合部材の製造方法に関する。 The present disclosure relates to reinforcing members, composite members, and methods of making composite members.
近年、自動車の軽量化を目的として、内外装用の部品における金属部材から樹脂成形品への置き換えが進んでいる。金属部材から樹脂成形品への置き換えは自動車の軽量化を可能にする有効な方策である。しかしながら、自動車の低燃費化、高性能化等の要求の高まりを受けて、樹脂成形品自体にもさらなる軽量化が求められている。 BACKGROUND ART In recent years, with the aim of reducing the weight of automobiles, the replacement of metal members for interior and exterior parts with resin molded products is progressing. Replacing metal members with resin moldings is an effective measure for making automobiles lighter. However, in response to the increasing demand for lower fuel consumption and higher performance of automobiles, there is a demand for further weight reduction of the resin molded products themselves.
樹脂成形品の軽量化方法としては、樹脂成形品の薄肉化が挙げられる。しかし、必要な強度との兼ね合いから、樹脂成形品のさらなる薄肉化は技術的に困難となりつつある。そこで、樹脂成形品の本体と一体的に形成されるリブと呼ばれる補強用の突起を設けて強度を補う手法がとられている。 As a method for reducing the weight of a resin molded product, thinning of the resin molded product can be mentioned. However, it is becoming technically difficult to further reduce the thickness of the resin molded product due to the balance with the required strength. Therefore, a technique is adopted in which reinforcing projections called ribs formed integrally with the main body of the resin molded product are provided to supplement the strength.
上記したリブは、金型の形状を調整することにより、樹脂成形品の製造時に形成することができる。しかし、成形した樹脂の冷却による体積収縮により、リブを設けた面とは反対の面に、「ヒケ」と呼ばれる凹部が生じ、樹脂成形品の外観を損なうおそれがあった。 The ribs described above can be formed during the production of the resin molded product by adjusting the shape of the mold. However, due to volumetric shrinkage of the molded resin due to cooling, recessed portions called "sink marks" are formed on the surface opposite to the surface on which the ribs are provided, which may impair the appearance of the resin molded product.
ヒケの発生を抑制するため、樹脂成形品の製造時にリブを形成するのではなく、製造後の樹脂成形品に対し、リブ等を備える補強部材を、接着剤を使用することにより接着させることが検討されている。
しかしながら、補強部材の接着強度向上のために接着後の養生期間が必要となり、樹脂成形品の生産性には改良の余地があった。
また、養生のためのスペースが必要となり、樹脂成形品の製造における空間利用効率にも改善の余地があった。
In order to suppress the occurrence of sink marks, instead of forming the ribs during the production of the resin molded product, it is possible to adhere a reinforcing member having ribs, etc., to the resin molded product after production by using an adhesive. being considered.
However, a curing period after bonding is required to improve the bonding strength of the reinforcing member, and there is room for improvement in the productivity of resin molded products.
In addition, a space for curing is required, and there is room for improvement in space utilization efficiency in the production of resin molded products.
ところで、樹脂を含む部材を対象に溶着させる方法として、超音波溶着が知られている。超音波溶着では、樹脂を含む部材に、共振体（溶着ホーンとも呼ばれる）を押し付け、共振体から部材へ高周波の機械的振動を加え、機械的振動が摩擦熱に変換され、摩擦熱により部材が溶融することにより溶着部が形成され、部材が対象に溶着される。
例えば、特許文献１では、部材に突起部（エネルギーダイレクタとも呼ばれる）を設け、このエネルギーダイレクタを集中的に溶融させ、溶着部を形成することにより、部材の対象への溶着が行われている。
By the way, ultrasonic welding is known as a method of welding a member containing resin to an object. In ultrasonic welding, a resonator (also called a welding horn) is pressed against a member containing resin, and high-frequency mechanical vibration is applied from the resonator to the member. A weld is formed by melting, and the member is welded to the object.
For example, in Patent Document 1, a member is welded to a target by providing a protrusion (also called an energy director) on the member and intensively melting the energy director to form a welded portion.
一般的に、超音波溶着において、補強部材及び樹脂成形品の溶着強度を高めるためには、圧力、振幅、時間等を調整する必要がある。
例えば、補強部材に高い荷重を加えて、樹脂成形品へ押し付けることにより、補強部材及び樹脂成形品の溶着強度は向上する。
しかしながら、一般的に高い荷重で超音波溶着を行った場合、樹脂成形品の補強部材を設けた面とは反対の面（つまり、塗装面）に、凹部又は凸部が生じ、樹脂成形品の外観を損なうおそれがある。
Generally, in ultrasonic welding, it is necessary to adjust the pressure, amplitude, time, etc. in order to increase the welding strength of the reinforcing member and the resin molding.
For example, by applying a high load to the reinforcing member and pressing it against the resin molded product, the welding strength between the reinforcing member and the resin molded product is improved.
However, in general, when ultrasonic welding is performed with a high load, concave or convex portions are generated on the surface of the resin molded product opposite to the surface on which the reinforcing member is provided (that is, the coated surface), and the resin molded product is damaged. It may spoil the appearance.
本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、樹脂成形品との溶着強度に優れ、溶着後の樹脂成形品の外観を損なうことが抑制される、補強部材、上記補強部材と樹脂成形品との複合部材、及び上記複合部材の製造方法を提供することである。 The present disclosure has been made in view of the above problems. It is an object of the present invention to provide a member, a composite member of the reinforcing member and the resin molding, and a method of manufacturing the composite member.
課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞ 支持部材と、上記支持部材の一方の面に形成される、先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタとを備える、補強部材。
＜２＞ 先端角度３０°未満の第一エネルギーダイレクタ及び先端角度３０°～９０°の第二エネルギーダイレクタを備える、＜１＞に記載の補強部材。
＜３＞ 上記第一エネルギーダイレクタが、上記第二エネルギーダイレクタよりも大きい高さを有する、上記＜２＞に記載の補強部材。
＜４＞ 上記第一エネルギーダイレクタの高さが０．６ｍｍ～２．０ｍｍであり、上記第二エネルギーダイレクタの高さが０．５ｍｍ～１．０ｍｍである、＜２＞又は＜３＞に記載の補強部材。
＜５＞ 上記第二エネルギーダイレクタが、上記第一エネルギーダイレクタよりも大きい体積を有する、＜２＞～＜４＞のいずれか１つに記載の補強部材。
＜６＞ 上記第一エネルギーダイレクタの体積が０．２ｍｍ３～２．０ｍｍ３であり、上記第二エネルギーダイレクタの体積が０．３ｍｍ３～２．１ｍｍ３である、＜２＞～＜５＞のいずれか１つに記載の補強部材。
＜７＞ 隣り合うエネルギーダイレクタの距離が、０．５ｍｍ以上である、＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載の補強部材。
＜８＞ 上記支持部材の上記エネルギーダイレクタが設けられた面の反対面に、リブを備える、＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の補強部材。
＜９＞ ＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の補強部材と、樹脂成形品とを備え、且つ
上記補強部材及び上記樹脂成形品が、上記先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタにより形成される溶着部により溶着される、複合部材。
＜１０＞ 隣り合うエネルギーダイレクタにより形成される溶着部が、離間して設けられる、＜９＞に記載の複合部材。
＜１１＞ 上記先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタにより形成される溶着部の上記樹脂成形品への溶着面積が異なる、＜９＞又は＜１０＞に記載の複合部材。
＜１２＞ ＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の補強部材が備えるエネルギーダイレクタを、超音波溶着により、樹脂成形品に溶着させる、複合部材の製造方法。
＜１３＞ 上記エネルギーダイレクタの上記樹脂成形品への溶着において、１０Ｎ～１００Ｎの荷重で、上記補強部材の上記樹脂成形品への押し付けを行う、＜１２＞に記載の複合部材の製造方法。
Specific means for achieving the objectives are as follows.
<1> A reinforcing member comprising a support member and two or more types of energy directors having different tip angles formed on one surface of the support member.
<2> The reinforcing member according to <1>, comprising a first energy director with a tip angle of less than 30° and a second energy director with a tip angle of 30° to 90°.
<3> The reinforcing member according to <2> above, wherein the first energy director has a greater height than the second energy director.
<4> According to <2> or <3>, the height of the first energy director is 0.6 mm to 2.0 mm, and the height of the second energy director is 0.5 mm to 1.0 mm. reinforcement member.
<5> The reinforcing member according to any one of <2> to <4>, wherein the second energy director has a larger volume than the first energy director.
<6><2> to <5>, wherein the first energy director has a volume of 0.2 mm 3 to 2.0 mm 3 and the second energy director has a volume of 0.3 mm 3 to 2.1 mm 3 ; The reinforcing member according to any one of .
<7> The reinforcing member according to any one of <1> to <6>, wherein the distance between adjacent energy directors is 0.5 mm or more.
<8> The reinforcing member according to any one of <1> to <7>, wherein ribs are provided on a surface of the supporting member opposite to the surface on which the energy director is provided.
<9> The reinforcing member according to any one of <1> to <8> and a resin molded product, and the reinforcing member and the resin molded product include two or more types of energy having different tip angles A composite member welded by a weld formed by a director.
<10> The composite member according to <9>, wherein the welded portions formed by adjacent energy directors are spaced apart.
<11> The composite member according to <9> or <10>, wherein the welded portions formed by the two or more types of energy directors having different tip angles have different welding areas to the resin molded product.
<12> A method of manufacturing a composite member, wherein the energy director included in the reinforcing member according to any one of <1> to <8> is welded to a resin molded product by ultrasonic welding.
<13> The method for producing a composite member according to <12>, wherein in welding the energy director to the resin molded product, the reinforcing member is pressed against the resin molded product with a load of 10N to 100N.
本開示の一形態によれば、樹脂成形品との溶着強度に優れ、溶着後の樹脂成形品の外観を損なうことが抑制される、補強部材、上記補強部材と樹脂成形品との複合部材、及び上記複合部材の製造方法を提供することができる。 According to one aspect of the present disclosure, a reinforcing member that has excellent welding strength with a resin molded product and suppresses deterioration of the appearance of the resin molded product after welding, a composite member of the reinforcing member and the resin molded product, and a method for manufacturing the composite member.
以下、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本開示を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments for implementing the present disclosure will be described in detail. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and their ranges, which do not limit the present disclosure.
本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
In the present disclosure, the numerical range indicated using "-" includes the numerical values before and after "-" as the minimum and maximum values, respectively.
In the numerical ranges described step by step in the present disclosure, the upper limit or lower limit of one numerical range may be replaced with the upper or lower limit of another numerical range described step by step. . Moreover, in the numerical ranges described in the present disclosure, the upper or lower limits of the numerical ranges may be replaced with the values shown in the examples.
本開示において、各成分には、該当する物質が複数種含まれていてもよい。 In the present disclosure, each component may contain multiple types of applicable substances.
本開示にて示す各図面における各要素は必ずしも正確な縮尺ではなく、本開示の原理を明確に示すことに主眼が置かれており、強調がなされている箇所もある。 The elements in the figures shown in this disclosure are not necessarily to scale, and emphasis is placed on clearly illustrating the principles of the disclosure, and some emphasis is placed on them.
本開示において、本開示のエネルギーダイレクタの先端角度は、エネルギーダイレクタの断面形状から測定する。
具体的には、図１に示すように、まず、エネルギーダイレクタ１０の先端が含まれる断面となる線（Ａ－Ａ線）におけるエネルギーダイレクタ断面形状（図２参照）を特定する。次いで、断面形状の先端角度α１を測定することにより、本開示におけるエネルギーダイレクタの先端角度を測定することができる。
また、エネルギーダイレクタが先細りの形状ではあるが、先が尖ってはいない形状（例えば、円錐台形状、角錐台形状）を有する場合、図３に示す断面形状の側辺ｌ１、ｌ２を先端側へ延長した延長線の交差する角度α２を測定することにより、本開示におけるエネルギーダイレクタの先端角度を測定することができる。なお、図３において、エネルギーダイレクタは符号２０で示す。
また、エネルギーダイレクタがソリを有する先細り形状を有する場合は、以下のようにして先端角度を測定する。
エネルギーダイレクタが内向きのソリを有する先細り形状を有する場合、エネルギーダイレクタの先端角度は、図４に示す断面形状の先端角度α３を測定することにより測定することができる。より具体的には、先端角度α３は、エネルギーダイレクタの断面形状の底辺における両端部と、頂点とを結ぶことにより三角形を描き、上記三角形の頂点側の角度を測定することにより求められる。なお、図４において、エネルギーダイレクタは符号２１で示す。
エネルギーダイレクタが内向きのソリを有する先細り形状ではあるが、先が尖ってはいない形状を有する場合、図５に示す断面形状の側辺ｌ３、ｌ４を同曲率半径で延長した延長線を交差させ、断面形状の底辺における両端部と、交差点とを結ぶことにより三角形を描き、上記三角形の交差点側の角度α４を測定することにより求められる。なお、図５において、エネルギーダイレクタは符号２２で示す。
エネルギーダイレクタが外向きのソリを有する先細り形状を有する場合、エネルギーダイレクタの先端角度は、まず、図６に示すエネルギーダイレクタの断面形状において、頂点Ｚと底辺との垂線の長さの半分となる点Ｘ、点Ｙを求め、点Ｘ、点Ｙ及び点Ｚを結ぶことにより三角形を描き、上記三角形の頂点Ｚ側の角度を測定することにより求められる。なお、図６において、エネルギーダイレクタは符号２３で示す。
エネルギーダイレクタが外向きのソリを有する先細り形状ではあるが、先が尖ってはいない形状を有する場合、まず、図７に示す断面形状の側辺ｌ５、ｌ６を同曲率半径で延長した延長線を交差させ、交差点Ｚ’を求める。次いで、交差点Ｚ’と底辺との垂線の長さの半分となる点Ｘ’、点Ｙ’を求め、点Ｘ’、点Ｙ’及び点Ｚ’を結ぶことにより三角形を描き、上記三角形の交差点Ｚ’側の角度α６を測定することにより求められる。なお、図７において、エネルギーダイレクタは符号２４で示す。
また、エネルギーダイレクタに先端角度の異なる複数の断面形状が存在する場合には、各断面形状の先端角度を測定し、この平均値を求めることにより、本開示におけるエネルギーダイレクタの先端角度を測定することができる。
なお、本開示において、支持部材３０とエネルギーダイレクタ４０との境界は、支持部材３０上におけるエネルギーダイレクタ４０の傾斜開始位置β１、β２である（図８参照）。また、図８において、支持部材３０とエネルギーダイレクタ４０との境界線は点線で示す。
In the present disclosure, the tip angle of the energy director of the present disclosure is measured from the cross-sectional shape of the energy director.
Specifically, as shown in FIG. 1, first, the cross-sectional shape of the energy director (see FIG. 2) along the line (AA line) including the tip of the
In addition, when the energy director has a shape that is tapered but not pointed (for example, a truncated cone shape or a truncated pyramid shape), the side sides l1 and l2 of the cross-sectional shape shown in FIG. By measuring the intersecting angle α2 of the extended extension lines, the tip angle of the energy director in the present disclosure can be measured. It should be noted that the energy director is denoted by
Also, when the energy director has a tapered shape with warpage, the tip angle is measured as follows.
If the energy director has a tapered shape with an inward warp, the apex angle of the energy director can be measured by measuring the apex angle α3 of the cross-sectional shape shown in FIG. More specifically, the tip angle α3 is obtained by drawing a triangle by connecting both ends of the base of the cross-sectional shape of the energy director and the vertex, and measuring the angle of the vertex side of the triangle. It should be noted that the energy director is denoted by
In the case where the energy director has a tapered shape with an inward warp but not a pointed tip, the extension lines extending with the same radius of curvature from the sides l3 and l4 of the cross-sectional shape shown in FIG. , a triangle is drawn by connecting both ends of the base of the cross-sectional shape and the intersection, and the angle α4 on the intersection side of the triangle is measured. It should be noted that the energy director is denoted by
If the energy director has a tapered shape with an outward warp, the tip angle of the energy director is first set to a point that is half the length of the perpendicular between the apex Z and the base in the cross-sectional shape of the energy director shown in FIG. It is obtained by determining X and point Y, drawing a triangle by connecting point X, point Y and point Z, and measuring the angle on the vertex Z side of the triangle. It should be noted that the energy director is denoted by
In the case where the energy director has a tapered shape with an outward warp but does not have a pointed tip, first, an extension line obtained by extending the side sides 15 and 16 of the cross-sectional shape shown in FIG. Intersect and obtain the intersection point Z'. Next, a point X' and a point Y' which are half the length of the perpendicular to the intersection Z' and the base are obtained, and a triangle is drawn by connecting the point X', the point Y' and the point Z', and the intersection of the triangle It is obtained by measuring the angle α6 on the Z' side. It should be noted that the energy director is denoted by reference numeral 24 in FIG.
In addition, when the energy director has a plurality of cross-sectional shapes with different tip angles, the tip angle of each cross-sectional shape is measured and the average value is obtained to measure the tip angle of the energy director in the present disclosure. can be done.
In the present disclosure, the boundaries between the
本開示において、エネルギーダイレクタの高さは、エネルギーダイレクタの先端から支持部材へ向けて引かれる垂線の長さを指す。
また、エネルギーダイレクタが先細りの形状ではあるが、先が尖ってはいない形状を有する場合、エネルギーダイレクタの高さは、エネルギーダイレクタの高さが最大となる点から支持部材へ向けて引かれる垂線の長さを指す。
In this disclosure, the height of an energy director refers to the length of a perpendicular drawn from the tip of the energy director towards the support member.
Also, if the energy director has a tapered but not pointed shape, the height of the energy director is the height of the perpendicular drawn from the point of maximum height of the energy director to the support member. refers to length.
本開示において、エネルギーダイレクタの体積の測定において、エネルギーダイレクタの底面積は、上記した傾斜開始位置により形成される面の面積を指す。 In the present disclosure, in measuring the volume of the energy director, the base area of the energy director refers to the area of the plane formed by the tilt start positions described above.
（補強部材）
本開示の補強部材は、支持部材と、支持部材の一方の面に形成される、先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタを備える。
(reinforcing member)
The reinforcing member of the present disclosure includes a support member and two or more types of energy directors with different tip angles formed on one surface of the support member.
本開示の補強部材によれば、樹脂成形品との溶着強度に優れ、補強部材溶着後の樹脂成形品（以下、複合部材ともいう）の外観に優れる。 According to the reinforcing member of the present disclosure, the welding strength to the resin molded article is excellent, and the appearance of the resin molded article (hereinafter also referred to as a composite member) after welding of the reinforcing member is excellent.
上記効果が奏される理由は明らかではないが以下のように推察される。
超音波溶着において、本開示の補強部材が備える先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタのうち、先端角度が小さいエネルギーダイレクタが先に溶融し、樹脂成形品と溶着する。また、先端角度が小さいエネルギーダイレクタは、先端角度が大きいエネルギーダイレクタに比べて低い荷重で溶着が可能であり、樹脂成形品の外観は良好な状態で維持される。
そして、振動に起因する摩擦熱及び溶融した上記先端角度の小さいエネルギーダイレクタの熱が、先端角度の大きいエネルギーダイレクタに加えられるため、樹脂成形品との溶着強度が高い先端角度の大きいエネルギーダイレクタの樹脂成形品への溶着を、比較的小さい荷重で達成できることとなり、樹脂成形品の外観は良好な状態で維持しつつ、樹脂成形品との溶着強度が改善すると推察される。
Although the reason why the above effect is exhibited is not clear, it is speculated as follows.
In ultrasonic welding, among the two or more types of energy directors with different tip angles included in the reinforcing member of the present disclosure, the energy director with the smaller tip angle melts first and is welded to the resin molded product. Also, an energy director with a small tip angle can be welded with a lower load than an energy director with a large tip angle, and the appearance of the resin molded product is maintained in a good state.
Frictional heat due to vibration and heat of the melted energy director with a small tip angle are applied to the energy director with a large tip angle, so that the resin of the energy director with a large tip angle that has a high welding strength with the resin molded product Welding to the molded product can be achieved with a relatively small load, and it is presumed that the welding strength to the resin molded product is improved while maintaining the good appearance of the resin molded product.
補強部材は、先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタを支持部材の特定方向に備えていてもよい。
例えば、図９に示すように、補強部材４１は、支持部材４２の長手方向（図９中、Ｘ方向）に先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタ４３、４４を備えていてもよい。
また、例えば、図１０に示すように、補強部材４１は、支持部材４２の短手方向（図１０中、Ｙ方向）に先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタ４３、４４を備えていてもよい。
また、補強部材は、支持部材の長手方向及び短手方向に先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタを備えていてもよい（図１５参照）。
樹脂成形品との溶着強度の観点からは、補強部材は、支持部材の長手方向に先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタを備えることが好ましい。
補強部材は、上記構成に限定されるものではなく、支持部材上にランダムに配置される先端角度の異なる２種のエネルギーダイレクタを備えていてもよい。
The reinforcing member may have two or more types of energy directors with different tip angles in a specific direction of the supporting member.
For example, as shown in FIG. 9, the reinforcing
Further, for example, as shown in FIG. 10, the reinforcing
Also, the reinforcing member may have two or more types of energy directors with different tip angles in the longitudinal direction and the lateral direction of the supporting member (see FIG. 15).
From the viewpoint of welding strength to the resin molded product, the reinforcing member preferably has two or more types of energy directors with different tip angles in the longitudinal direction of the supporting member.
The reinforcing member is not limited to the above configuration, and may include two types of energy directors with different tip angles that are randomly arranged on the supporting member.
（エネルギーダイレクタ）
本開示の補強部材が備えるエネルギーダイレクタの形状は、特に限定されるものではないが、錐形状（円錐、三角錐、四角錐等）又は錐台形状（円錐台形状、角錐台形状等）であることが好ましい。
また、エネルギーダイレクタ４５の形状は、図１１に示すように、角柱形状（但し、三角柱形状等の奇数角柱形状）であってもよい。
図１２に示すように、補強部材４６が角柱形状のエネルギーダイレクタ４７、４８を備える場合、エネルギーダイレクタ４７、４８の１つの傾斜面（図１２中において斜線を付した面）が支持部材４９と接する。この場合、補強部材において、エネルギーダイレクタの支持部材側とは反対側が先細りの形状となる。
エネルギーダイレクタが、角柱形状を有する場合、エネルギーダイレクタの軸方向は、支持部材の特定方向に延びていてもよい。例えば、エネルギーダイレクタの軸方向は、支持部材の長手方向に延びてもよく（図１２参照）、短手方向に延びてもよい（図示せず）。軸方向は、支持部材の短手方向又は長手方向の全域にわたり延びていてもよく、支持部材の短手方向又は長手方向の一部において延びていてもよい。
また、一実施形態において、図１２に示すように、補強部材４６は、軸方向が支持部材の短手方向に延びる角柱形状の先端角度の異なるエネルギーダイレクタ４７、４８を、支持部材４８の長手方向に複数備えることができる。
複合部材の外観の観点からは、エネルギーダイレクタの形状は、角柱形状であることがより好ましい。
(energy director)
The shape of the energy director included in the reinforcing member of the present disclosure is not particularly limited, but is a pyramid shape (cone, triangular pyramid, quadrangular pyramid, etc.) or a truncated pyramid shape (truncated cone shape, truncated pyramid shape, etc.). is preferred.
Also, the shape of the
As shown in FIG. 12 , when the reinforcing
When the energy director has a prismatic shape, the axial direction of the energy director may extend in a particular direction of the support member. For example, the axial direction of the energy director may extend longitudinally of the support member (see FIG. 12) or laterally (not shown). The axial direction may extend over the entire widthwise direction or the lengthwise direction of the support member, or may extend over a portion of the widthwise direction or the lengthwise direction of the support member.
In one embodiment, as shown in FIG. 12, the reinforcing
From the viewpoint of the appearance of the composite member, the shape of the energy director is more preferably prismatic.
複合部材の外観及び溶着強度の観点から、本開示の補強部材は、先端角度３０°未満の第一エネルギーダイレクタ及び先端角度３０°～９０°の第二エネルギーダイレクタを備えることが好ましい。
複合部材の外観の観点から、第一エネルギーダイレクタの先端角度は、２０°未満であることが好ましく、１５°未満であることがより好ましい。第一エネルギーダイレクタの先端角度の下限値は、特に限定されるものではないが、３°以上であることが好ましく、５°以上であることがより好ましい。
溶着強度の観点から、第二エネルギーダイレクタの先端角度は、９０°以下であることが好ましく、６０°以下であることがより好ましく、５５°以下であることがさらに好ましく、４０°以下であることが特に好ましい。
本開示の補強部材は、第一エネルギーダイレクタを２個以上備えていてもよく、この場合、各エネルギーダイレクタの角度は同じであっても、異なっていてもよい。
補強部材が第一エネルギーダイレクタを２個以上備える場合、補強部材は、２個以上の第一エネルギーダイレクタを支持部材の特定方向に備えてもよく、例えば、長手方向に備えてもよく、短手方向に備えてもよい。
また、本開示の補強部材は、第二エネルギーダイレクタを２個以上備えていてもよく、この場合、各エネルギーダイレクタの角度は同じであっても、異なっていてもよい。
補強部材が第二エネルギーダイレクタを２個以上備える場合、補強部材は、２個以上の第二エネルギーダイレクタを支持部材の特定方向に備えてもよく、例えば、長手方向に備えてもよく、短手方向に備えてもよい。
From the viewpoint of the appearance and welding strength of the composite member, the reinforcing member of the present disclosure preferably has a first energy director with a tip angle of less than 30° and a second energy director with a tip angle of 30° to 90°.
From the viewpoint of appearance of the composite member, the tip angle of the first energy director is preferably less than 20°, more preferably less than 15°. Although the lower limit of the tip angle of the first energy director is not particularly limited, it is preferably 3° or more, more preferably 5° or more.
From the viewpoint of welding strength, the tip angle of the second energy director is preferably 90° or less, more preferably 60° or less, further preferably 55° or less, and 40° or less. is particularly preferred.
A stiffening member of the present disclosure may comprise more than one first energy director, where each energy director may have the same or different angles.
When the reinforcing member comprises two or more first energy directors, the reinforcing member may comprise two or more first energy directors in a specific direction of the support member, for example, in the longitudinal direction, or in the lateral direction. Be prepared for directions.
Also, the stiffening member of the present disclosure may comprise more than one second energy director, in which case the angle of each energy director may be the same or different.
When the reinforcing member comprises two or more second energy directors, the reinforcing member may comprise two or more second energy directors in a specific direction of the support member, for example, in the longitudinal direction, or in the lateral direction. Be prepared for directions.
複合部材の外観及び溶着強度の観点から、補強部材８０は、第一エネルギーダイレクタ５０及び第二エネルギーダイレクタ６０を、支持部材７０の特定方向（例えば、長手方向又は短手方向）に、交互に備えることが好ましく、支持部材７０の長手方向に、交互に備えることがより好ましい（図１３参照）。
また、図１４及び図１５に、第一エネルギーダイレクタ及び第二エネルギーダイレクタをそれぞれ２個以上備える補強部材の一実施形態を示す。
図１４において、補強部材８１は、支持部材８２の短手方向に、複数の第一エネルギーダイレクタ８３の列が設けられ、その隣に、複数の第二エネルギーダイレクタ８４の列が設けられ、このような列が長手方向において繰り返し設けられる。
つまり、補強部材８１は、支持部材８２の短手方向に延びる第一エネルギーダイレクタ８３の列及び第二エネルギーダイレクタ８４の列を、支持部材８２の長手方向に交互に備える。
図１５においては、補強部材８５は、支持部材８６の短手方向に延びる、複数の第一エネルギーダイレクタ８７及び複数の第二エネルギーダイレクタ８８が交互に並ぶ列を、支持部材８６の長手方向に複数備える。
また、図１５に示すように、補強部材８５において、第一エネルギーダイレクタ８７及び第二エネルギーダイレクタ８８は、支持部材８６の長手方向にも交互に並んでいてもよい。
From the viewpoint of the appearance of the composite member and the welding strength, the reinforcing
14 and 15 show an embodiment of a reinforcing member having two or more first energy directors and two or more second energy directors.
In FIG. 14, the reinforcing
That is, the reinforcing
In FIG. 15, the reinforcing
Further, as shown in FIG. 15 , in the reinforcing
図１６に示すように、補強部材８５’は、第一エネルギーダイレクタ８３’及び第二エネルギーダイレクタ８４’を含むエネルギーダイレクタ群８９を複数備えていてもよい。
エネルギーダイレクタ群８９の支持部材８２’上における形成方向は、特に限定されるものではなく、図１６に示すように支持部材８２’の長手方向に延びるものであってもよく、支持部材の短手方向に延びるものであってもよい（図示せず）。
エネルギーダイレクタ群間の距離は、特に限定されるものではなく、５ｍｍ～３７０ｍｍとすることができる。
As shown in Figure 16, the reinforcing member 85' may comprise a plurality of
The direction in which the
The distance between the energy director groups is not particularly limited, and can be 5 mm to 370 mm.
複合部材の外観及び溶着強度の観点から、第一エネルギーダイレクタが、第二エネルギーダイレクタよりも大きい高さを有することが好ましい。
複合部材の外観及び溶着強度の観点から、第一エネルギーダイレクタの高さは０．６ｍｍ～２．０ｍｍであることが好ましく、０．６ｍｍ～１．５ｍｍであることがより好ましく、０．７ｍｍ～１．５ｍｍであることがさらに好ましい。
複合部材の外観及び溶着強度の観点から、また、第二エネルギーダイレクタの高さは０．５ｍｍ～１．０ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ～０．８ｍｍであることがより好ましく、０．６ｍｍ～０．８ｍｍであることがさらに好ましい。
本開示の補強部材が第一エネルギーダイレクタを２個以上備える場合、各エネルギーダイレクタの高さは同じであっても、異なっていてもよい。
また、本開示の補強部材が第二エネルギーダイレクタを２個以上備える場合、各エネルギーダイレクタの高さは同じであっても、異なっていてもよい。
From the viewpoint of the appearance and welding strength of the composite member, it is preferable that the first energy director has a greater height than the second energy director.
From the viewpoint of the appearance and welding strength of the composite member, the height of the first energy director is preferably 0.6 mm to 2.0 mm, more preferably 0.6 mm to 1.5 mm, and more preferably 0.7 mm to More preferably, it is 1.5 mm.
From the viewpoint of the appearance and welding strength of the composite member, the height of the second energy director is preferably 0.5 mm to 1.0 mm, more preferably 0.5 mm to 0.8 mm, and 0.5 mm to 0.8 mm. More preferably, it is 6 mm to 0.8 mm.
When the stiffening member of the present disclosure comprises more than one first energy director, each energy director may have the same or different heights.
Also, when the reinforcing member of the present disclosure comprises more than one second energy director, each energy director may have the same or different height.
溶着強度の観点から、第二エネルギーダイレクタが、第一エネルギーダイレクタよりも大きい体積を有することが好ましい。
第一エネルギーダイレクタの体積は、特に限定されるものではなく、形状等に応じて適宜変更することが好ましいが、０．２ｍｍ３～２．０ｍｍ３であることが好ましく、０．３ｍｍ３～１．９ｍｍ３であることがより好ましい。
第二エネルギーダイレクタの体積は、特に限定されるものではなく、形状等に応じて適宜変更することが好ましいが、０．３ｍｍ３～２．１ｍｍ３であることが好ましく、０．４ｍｍ３～２．０ｍｍ３であることがより好ましい。
また、第一エネルギーダイレクタが、錐形状又は錐台形状を有する場合、複合部材の外観及び溶着強度の観点から、体積は、０．２ｍｍ３～０．７ｍｍ３であることが好ましく、０．３ｍｍ３～０．７ｍｍ３であることがより好ましく、０．３ｍｍ３～０．６ｍｍ３であることがさらに好ましい。
第二エネルギーダイレクタが、錐形状又は錐台形状を有する場合、複合部材の外観及び溶着強度の観点から、体積は、０．３ｍｍ３～０．７ｍｍ３であることが好ましく、０．４ｍｍ３～０．７ｍｍ３であることがより好ましく、０．４ｍｍ３～０．６ｍｍ３であることがさらに好ましい。
また、第一エネルギーダイレクタが三角柱形状を有する場合、複合部材の外観及び溶着強度の観点から、体積は、０．７ｍｍ３～２．０ｍｍ３であることが好ましく、０．８ｍｍ３～１．９ｍｍ３であることがより好ましい。
第二エネルギーダイレクタが三角柱形状を有する場合、複合部材の外観及び溶着強度の観点から、体積は、１．１ｍｍ３～２．１ｍｍ３であることが好ましく、１．２ｍｍ３～２．０ｍｍ３であることがより好ましい。
本開示の補強部材が第一エネルギーダイレクタを２個以上備える場合、各エネルギーダイレクタの体積は同じであっても、異なっていてもよい。
また、本開示の補強部材が第二エネルギーダイレクタを２個以上備える場合、各エネルギーダイレクタの体積は同じであっても、異なっていてもよい。
From the point of view of welding strength, the second energy director preferably has a larger volume than the first energy director.
The volume of the first energy director is not particularly limited, and is preferably changed according to the shape and the like . More preferably 0.9 mm 3 .
The volume of the second energy director is not particularly limited, and is preferably changed according to the shape and the like . 0 mm 3 is more preferred.
Further, when the first energy director has a cone shape or a truncated cone shape, the volume is preferably 0.2 mm 3 to 0.7 mm 3 from the viewpoint of the appearance and welding strength of the composite member, and 0.3 mm It is more preferably 3 to 0.7 mm 3 , even more preferably 0.3 mm 3 to 0.6 mm 3 .
When the second energy director has a cone shape or a truncated cone shape, the volume is preferably 0.3 mm 3 to 0.7 mm 3 , more preferably 0.4 mm 3 to 0.4 mm 3 from the viewpoint of the appearance and welding strength of the composite member. It is more preferably 0.7 mm 3 and even more preferably 0.4 mm 3 to 0.6 mm 3 .
Further, when the first energy director has a triangular prism shape, the volume is preferably 0.7 mm 3 to 2.0 mm 3 and 0.8 mm 3 to 1.9 mm from the viewpoint of the appearance and welding strength of the composite member. 3 is more preferred.
When the second energy director has a triangular prism shape, the volume is preferably 1.1 mm 3 to 2.1 mm 3 , more preferably 1.2 mm 3 to 2.0 mm 3 from the viewpoint of the appearance and welding strength of the composite member. It is more preferable to have
When the stiffening member of the present disclosure comprises more than one first energy director, each energy director may have the same or different volume.
Also, when the reinforcing member of the present disclosure comprises more than one second energy director, each energy director may have the same or different volume.
複合部材の外観及び溶着強度の観点から、第二エネルギーダイレクタが、第一エネルギーダイレクタよりも大きい底面の幅を有することが好ましい。
複合部材の外観及び溶着強度の観点から、第一エネルギーダイレクタの底面の幅は、０．２ｍｍ～０．５ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ～０．４ｍｍであることがより好ましい。また、第二エネルギーダイレクタの底面の幅は、０．３ｍｍ～１．０ｍｍであることが好ましく、０．４ｍｍ～１．０ｍｍであることが好ましく、０．４ｍｍ～０．９ｍｍであることがさらに好ましい。
本開示の補強部材が第一エネルギーダイレクタを２個以上備える場合、各エネルギーダイレクタの底面の幅は同じであっても、異なっていてもよい。
また、本開示の補強部材が第二エネルギーダイレクタを２個以上備える場合、各エネルギーダイレクタの底面の幅は同じであっても、異なっていてもよい。
なお、エネルギーダイレクタの底面の幅は、エネルギーダイレクタのある傾斜開始位置βと、傾斜開始位置βとの距離が最大となる傾斜開始位置β’との距離を意味する。
例えば、図１３においては、エネルギーダイレクタ５０の底面の幅Ｗａは、傾斜開始位置β３と、傾斜開始位置β５との距離を意味する。エネルギーダイレクタ６０においても同様に、傾斜開始位置β４と、もう一方の傾斜開始位置β６との距離が、エネルギーダイレクタ６０の底面の幅Ｗｂである。
From the viewpoint of appearance and weld strength of the composite member, it is preferable that the second energy director has a width of the bottom surface larger than that of the first energy director.
The width of the bottom surface of the first energy director is preferably 0.2 mm to 0.5 mm, more preferably 0.2 mm to 0.4 mm, from the viewpoint of the appearance and welding strength of the composite member. Further, the width of the bottom surface of the second energy director is preferably 0.3 mm to 1.0 mm, preferably 0.4 mm to 1.0 mm, and further preferably 0.4 mm to 0.9 mm. preferable.
When the stiffening member of the present disclosure comprises more than one first energy director, the width of the bottom surface of each energy director may be the same or different.
Also, when the reinforcing member of the present disclosure comprises more than one second energy director, the width of the bottom surface of each energy director may be the same or different.
The width of the bottom surface of the energy director means the distance between the tilt start position β where the energy director is located and the tilt start position β' where the distance from the tilt start position β is maximum.
For example, in FIG. 13, the width Wa of the bottom surface of the
隣り合うエネルギーダイレクタの距離Ｄは、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１．０ｍｍ以上であることがより好ましく、１．５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
隣り合うエネルギーダイレクタの距離Ｄが、０．５ｍｍ以上であることにより、隣り合うエネルギーダイレクタが溶融し、合流することにより生じる線（いわゆる、ウェルドライン）が形成され、樹脂成形品の外観を損なってしまうことを抑制することができる傾向にある。
隣り合うエネルギーダイレクタの距離Ｄの上限値は特に限定されるものではないが、１０ｍｍ以下とすることができる。
The distance D between adjacent energy directors is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1.0 mm or more, and even more preferably 1.5 mm or more.
When the distance D between the adjacent energy directors is 0.5 mm or more, the adjacent energy directors melt and join together to form a line (so-called weld line), which impairs the appearance of the resin molded product. There is a tendency to be able to suppress stuffing.
Although the upper limit of the distance D between adjacent energy directors is not particularly limited, it can be 10 mm or less.
なお、本開示において、隣り合うエネルギーダイレクタの距離Ｄとは、図１３に示すように、隣り合うエネルギーダイレクタ５０、６０の傾斜開始位置β３、β４が一番小さくなる距離を意味する。
In the present disclosure, the distance D between adjacent energy directors means the distance at which the tilt start positions β3 and β4 of the
本開示の補強部材が第一エネルギーダイレクタを複数備える場合、第一エネルギーダイレクタの頂点を繋いだ線が曲線となっていてもよい。
上記曲線の曲率半径は、２０３ｍｍ以上であることが好ましく、２８８ｍｍ以上であることがより好ましい。曲率半径が２０３ｍｍ以上であることにより、超音波溶着における樹脂成形品の補強部材を設けた面とは反対の面（つまり、塗装面）に、凹部又は凸部が生じることを防止することができ、樹脂成形品の外観を良好な状態に維持することができる傾向にある。
また、曲率半径の上限値は特に限定されるものではないが、９１２８ｍｍ以下であることが好ましい。
本開示の補強部材が第二エネルギーダイレクタを複数備える場合、第二エネルギーダイレクタの頂点を繋いだ線が曲線となっていてもよい。
上記曲線の曲率半径は、２０３．２ｍｍ以上であることが好ましく、２８８．２ｍｍ以上であることがより好ましい。曲率半径が２０３．２ｍｍ以上であることにより、超音波溶着における樹脂成形品の補強部材を設けた面とは反対の面（つまり、塗装面）に、凹部又は凸部が生じることを防止することができ、樹脂成形品の外観を良好な状態に維持することができる傾向にある。
また、曲率半径の上限値は特に限定されるものではないが、９１２８ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、第一エネルギーダイレクタ及び第二エネルギーダイレクタの曲率半径が、２０３．２ｍｍ未満である場合、樹脂成形品の外観を良好な状態に維持するため、超音波溶着における条件（圧力、振幅、周波数、発信時間等）を適宜調整することが好ましい。
本開示において、曲率半径は、補強部材のエネルギーダイレクタ側の表面を型取りし、得られる型について曲率半径を測定する。
型取りする方法としては、（１）型取りゲージを使用する方法、（２）投影法、（３）試験片を切断し、その断面を塗料で塗り、印刷する方法、(４)３Ｄスキャナーを使用する方法等が挙げられる。
When the reinforcing member of the present disclosure comprises multiple first energy directors, the line connecting the vertices of the first energy directors may be curved.
The radius of curvature of the curve is preferably 203 mm or more, more preferably 288 mm or more. When the radius of curvature is 203 mm or more, it is possible to prevent the formation of concave portions or convex portions on the surface (that is, the coated surface) opposite to the surface on which the reinforcing member of the resin molded product is provided in ultrasonic welding. , the appearance of resin molded products tends to be maintained in good condition.
Moreover, although the upper limit of the radius of curvature is not particularly limited, it is preferably 9128 mm or less.
When the reinforcing member of the present disclosure comprises multiple second energy directors, the line connecting the vertices of the second energy directors may be curved.
The radius of curvature of the curve is preferably 203.2 mm or more, more preferably 288.2 mm or more. By having a curvature radius of 203.2 mm or more, it is possible to prevent the formation of concave portions or convex portions on the surface of the resin molded product opposite to the surface on which the reinforcing member is provided in ultrasonic welding (that is, the coated surface). It tends to be possible to maintain the appearance of the resin molded product in good condition.
Moreover, although the upper limit of the radius of curvature is not particularly limited, it is preferably 9128 mm or less.
In addition, when the radius of curvature of the first energy director and the second energy director is less than 203.2 mm, the conditions in ultrasonic welding (pressure, amplitude, frequency, transmission time, etc.) is preferably adjusted as appropriate.
In the present disclosure, the radius of curvature is measured by molding the energy director side surface of the reinforcing member and measuring the radius of curvature on the resulting mold.
As a method of molding, (1) a method of using a mold gauge, (2) a projection method, (3) a method of cutting a test piece, painting the cross section with paint, and printing, (4) a 3D scanner method of use, and the like.
（支持部材）
本開示の補強部材が備える支持部材の形状は、上記したエネルギーダイレクタ及び下記するリブを支持することができるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、シート状とすることができる。
(support member)
The shape of the supporting member included in the reinforcing member of the present disclosure is not particularly limited as long as it can support the energy director described above and the ribs described below.
支持部材の厚さは、１．５ｍｍ～２．５ｍｍであることが好ましく、１．５ｍｍ～２．０ｍｍであることが好ましく、１．６ｍｍ～２．０ｍｍであることがさらに好ましい。 The thickness of the supporting member is preferably 1.5 mm to 2.5 mm, preferably 1.5 mm to 2.0 mm, more preferably 1.6 mm to 2.0 mm.
支持部材の曲げ弾性率は、６００ＭＰａ～２４００ＭＰａとしてもよく、８００ＭＰａ～２０００ＭＰａとしてもよい。支持部材の曲げ弾性率を９００ＭＰａ～１７００ＭＰａとすることにより、屈曲した樹脂成形品に対して補強部材を溶着する際、エネルギーダイレクタが樹脂成形品の形状に追従しやすくなり、溶着強度に優れる複合部材を形成することができる傾向にある。
樹脂成形品と補強部材との間に隙間（１ｍｍ以内）が存在する場合に、上記支持部材の曲げ弾性率を調整することによる効果が特にみられる傾向にある。
また、支持部材の曲げ弾性率を９００ＭＰａ～１７００ＭＰａとすることにより、超音波溶着における樹脂成形品の補強部材を設けた面とは反対の面に、凹部又は凸部が生じることを防止することができ、樹脂成形品の外観を良好な状態に維持することができる傾向にある。
なお、支持部材の曲げ弾性率の測定は、ＪＩＳ Ｋ ７１７１：２０１６に準拠して、３点曲げ測定機を使用することにより行う。
測定条件は、支点間距離３２ｍｍ、試験速度：１．０ｍｍ／分、試験雰囲気２３℃、５０％ＲＨとする。
また、曲げ弾性率の測定は、支持部材より８０ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍの試験片を切り出し、この試験片に対して実施する。
３点曲げ測定機としては、株式会社島津製作所製のオートグラフＡＧＸ－５０ｋＮＶ形又は同程度の装置を使用することができる。
また、試験片の切り出しは、超音波カッターにより行うことができ、例えば、スズキ株式会社製のＳＵＷ－３０ＣＴを使用することができる。
また、切り出した試験片を、平板試料作成機を使用することにより、８０ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍのサイズに精密切削加工することができる。
平板試料作成機としては、株式会社製オリエンテックのＩＤＴ－３型又はこれと同様の装置を使用することができる。
The bending elastic modulus of the support member may be 600 MPa to 2400 MPa, or may be 800 MPa to 2000 MPa. By setting the flexural modulus of the support member to 900 MPa to 1700 MPa, when the reinforcing member is welded to the bent resin molded product, the energy director can easily follow the shape of the resin molded product, resulting in a composite member with excellent welding strength. tend to be able to form
When there is a gap (within 1 mm) between the resin molded product and the reinforcing member, the effect of adjusting the bending elastic modulus of the supporting member tends to be particularly noticeable.
In addition, by setting the bending elastic modulus of the support member to 900 MPa to 1700 MPa, it is possible to prevent the formation of concave portions or convex portions on the surface opposite to the surface on which the reinforcing member of the resin molded product is provided in ultrasonic welding. It tends to be possible to maintain the appearance of the resin molded product in good condition.
The bending elastic modulus of the supporting member is measured using a three-point bending measuring machine in accordance with JIS K 7171:2016.
The measurement conditions are a distance between fulcrums of 32 mm, a test speed of 1.0 mm/min, a test atmosphere of 23° C., and 50% RH.
Further, the bending elastic modulus is measured by cutting out a test piece of 80 mm×25 mm×2 mm from the support member and using this test piece.
Autograph AGX-50kNV type manufactured by Shimadzu Corp. or a similar device can be used as the three-point bending measuring machine.
Moreover, the cutting of the test piece can be performed by an ultrasonic cutter, for example, SUW-30CT manufactured by Suzuki Corporation can be used.
Moreover, the cut test piece can be precisely cut to a size of 80 mm×25 mm×2 mm by using a plate sample preparation machine.
As the plate sample preparation machine, model IDT-3 manufactured by Orientec Co., Ltd. or a device similar thereto can be used.
（リブ）
図１７に示すように、本開示の補強部材９０は、支持部材１００のエネルギーダイレクタ１１０が設けられた面の反対面に、リブ１２０を備えることが好ましい。リブを備える補強部材を樹脂成形品に溶着することにより、樹脂成形品の強度をより向上することができる。リブを備える補強部材の樹脂成形品への溶着は、薄型化した樹脂成形品の強度を確保するために特に有効である。
補強部材は、リブを２個以上備えていてもよい。
なお、図１７は、補強部材がリブを支持部材の長手方向に複数備える場合を図示したが、これに限定されるものではなく、短手方向に複数備えていてもよい。また、後述するように、補強部材は、額縁状又は格子状のリブを１個又は複数備えていてもよい。
(rib)
As shown in FIG. 17, the reinforcing
The reinforcing member may have two or more ribs.
Although FIG. 17 illustrates the case where the reinforcing member has a plurality of ribs in the longitudinal direction of the supporting member, the present invention is not limited to this, and the reinforcing member may have a plurality of ribs in the lateral direction. Further, as will be described later, the reinforcing member may have one or more frame-shaped or grid-shaped ribs.
リブの突出方向から補強部材のリブを観察したときの形状は、特に限定されるものではなく、直線状であってもよく、屈曲していてもよい。
また、リブ１２１は、図１８に示すように額縁状の形状を有していてもよく、また、リブ１２２は図１９に示すように格子状の形状を有していてもよい。
なお、図１８及び図１９において、支持部材は符号１０１及び１０２でそれぞれ示す。
The shape of the rib of the reinforcing member when observed from the direction in which the rib protrudes is not particularly limited, and may be linear or curved.
Moreover, the
18 and 19, the supporting members are denoted by
樹脂成形品の強度向上の観点から、リブの高さは、０．１ｍｍ～１５ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ～６ｍｍであることがより好ましい。
また、樹脂成形品の強度向上の観点から、リブの底面の幅は、５ｍｍ～６０ｍｍであることが好ましく、８ｍｍ～５０ｍｍであることがより好ましい。なお、リブが格子状である場合、底面の幅とは、格子形状を構成する各ラインの底面の幅を指す。
なお、本開示において、リブの高さは、リブの高さが最大となる点から支持部材へ向けて引かれる垂線の長さを指す。
また、リブの底面の幅は、リブのある傾斜開始位置γと、傾斜開始位置γとの距離が最大となる傾斜開始位置γ’との距離を意味する。
図１７において、リブの高さは符号ｈｒで示し、リブの底面の幅は符号Ｗｒで示す。
From the viewpoint of improving the strength of the resin molded product, the rib height is preferably 0.1 mm to 15 mm, more preferably 0.2 mm to 6 mm.
From the viewpoint of improving the strength of the resin molded product, the width of the bottom surface of the rib is preferably 5 mm to 60 mm, more preferably 8 mm to 50 mm. When the ribs are lattice-shaped, the width of the bottom surface refers to the width of the bottom surface of each line forming the lattice shape.
In the present disclosure, the rib height refers to the length of a vertical line drawn from the point where the rib has the maximum height toward the support member.
The width of the bottom surface of the rib means the distance between the tilt start position γ where the rib is located and the tilt start position γ' where the distance from the tilt start position γ is maximum.
In FIG. 17, the height of the rib is indicated by hr, and the width of the bottom surface of the rib is indicated by Wr.
以下に補強部材を構成する材料及び補強部材の製造方法の一例について説明するが、これらに限定されるものではない。 An example of a material forming the reinforcing member and an example of a manufacturing method of the reinforcing member will be described below, but the present invention is not limited to these.
補強部材は、熱可塑性樹脂を少なくとも１種含むことが好ましい。
熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではなく、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、複合ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アイオノマー系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げられる。
The reinforcing member preferably contains at least one thermoplastic resin.
Thermoplastic resins are not particularly limited, and include polyethylene resins, polypropylene resins, composite polypropylene resins, polystyrene resins, polyethylene terephthalate resins, polyvinyl alcohol resins, vinyl chloride resins, ionomer resins, polyamides. system resins, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resins, polycarbonate-based resins, and the like.
補強部材は、発泡剤を含んでいてもよい。補強部材が発泡剤を含むことにより、補強部材の軽量化が可能となる。
発泡部材は、有機発泡剤であってもよく、無機発泡剤であってもよい。
有機発泡剤としては、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（ＤＰＴ）、４，４－オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ヒドラゾジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）等が挙げられる。
無機発泡剤としては、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
The reinforcing member may contain a foaming agent. By including the foaming agent in the reinforcing member, the weight of the reinforcing member can be reduced.
The foaming member may be an organic foaming agent or an inorganic foaming agent.
Organic blowing agents include azodicarbonamide (ADCA), N,N-dinitrosopentamethylenetetramine (DPT), 4,4-oxybisbenzenesulfonylhydrazide (OBSH), hydrazodicarbonamide (HDCA) and the like. .
Examples of inorganic foaming agents include sodium hydrogen carbonate.
補強部材における支持部材、第一エネルギーダイレクタ、第二エネルギーダイレクタ、及びリブは、同じ材質で形成されていることが好ましく、下記のように一体的に成形されることがこのましい。 The supporting member, the first energy director, the second energy director, and the ribs of the reinforcing member are preferably made of the same material, and are preferably integrally molded as described below.
本開示の補強部材の製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、金型内へ上記した熱可塑性樹脂を射出し、成形することにより補強部材を製造することができる。
また、発砲された補強部材（材料は熱可塑性樹脂を用い射出成形したもの）も使用可能である。発泡された補強部材の製造方法としては、例えば、可動側金型と、固定側金型とからなる一対の金型の間の空隙（キャビティ）に発泡剤を含む樹脂材料を充填した後に、可動側金型を固定側金型から離れる方向に移動（コアバック）させて樹脂材料を充填した空隙の容積を増大させることで樹脂材料を発泡させ、この状態で冷却することにより、発泡した樹脂の成形体である補強部材を製造することができる。
The manufacturing method of the reinforcing member of the present disclosure is not particularly limited. For example, the reinforcing member can be manufactured by injecting the thermoplastic resin into a mold and molding.
A foamed reinforcing member (made of thermoplastic resin and injection molded) can also be used. As a method for manufacturing the foamed reinforcing member, for example, a gap (cavity) between a pair of molds consisting of a movable mold and a fixed mold is filled with a resin material containing a foaming agent, and then the movable mold is formed. By moving the side mold away from the fixed side mold (core back) to increase the volume of the void filled with the resin material, the resin material is foamed, and by cooling in this state, the foamed resin is removed. A reinforcing member that is a molded body can be produced.
（複合部材）
本開示の複合部材は、上記補強部材と、樹脂成形品とを備え、且つ補強部材及び樹脂成形品が、先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタにより形成される溶着部により溶着される。
図２０において、先端角度３０°未満の第一エネルギーダイレクタ１３０及び先端角度３０°～９０°の第二エネルギーダイレクタ１４０及びリブ１５０を備える補強部材１６０を、樹脂成形品１８０に溶着した複合部材１９０を示す。
また、第一エネルギーダイレクタ１３０により形成される溶着部を１３０Ａ、第二エネルギーダイレクタ１４０により形成される溶着部を１４０Ａで示す。図２０において、支持部材は符号１７０で示す。
(Composite material)
The composite member of the present disclosure includes the reinforcing member and the resin molded product, and the reinforcing member and the resin molded product are welded together by a welding portion formed by two or more types of energy directors with different tip angles.
In FIG. 20, a reinforcing
Also, the weld formed by the
ウェルドライン形成抑制の観点から、本開示の複合部材において、隣り合うエネルギーダイレクタにより形成される溶着部が、離間して設けられることが好ましい。
例えば、図２０において、溶着部１３０Ａ及び溶着部１４０Ａは、離間しており、ウェルドラインは形成されない。
From the viewpoint of suppressing the formation of weld lines, in the composite member of the present disclosure, it is preferable that the welded portions formed by adjacent energy directors are spaced apart.
For example, in FIG. 20, the welded
本開示の複合部材において、先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタにより形成される溶着部の樹脂成形品への溶着面積が異なることが好ましい。
本開示において、溶着面積とは、溶着部と樹脂成形品との接触面積を意味する。
例えば、図２０において、溶着部１３０Ａと樹脂成形品１８０との接触面積と、溶着部１４０Ａと樹脂成形品１８０との接触面積とは異なる。
In the composite member of the present disclosure, it is preferable that the welded portions formed by two or more types of energy directors having different tip angles have different welded areas to the resin molded product.
In the present disclosure, the welded area means the contact area between the welded part and the resin molded product.
For example, in FIG. 20, the contact area between the welded
樹脂成形品の形状は、特に限定されるものではなく、複合部材の用途に応じて適宜変更することが好ましい。 The shape of the resin molded product is not particularly limited, and is preferably changed as appropriate according to the use of the composite member.
樹脂成形品は、上記熱可塑性樹脂を少なくとも１種含むことが好ましい。補強部材との溶着強度の観点から、樹脂成形品は、補強部材と同じ熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。 The resin molded product preferably contains at least one of the above thermoplastic resins. From the viewpoint of welding strength with the reinforcing member, the resin molded product preferably contains the same thermoplastic resin as the reinforcing member.
複合部材の軽量化の観点から、樹脂成形品は、上記発泡剤を含むことが好ましい。 From the viewpoint of weight reduction of the composite member, it is preferable that the resin molded product contains the foaming agent.
樹脂成形品の製造方法は、特に限定されるものではなく、上記した補強部材と同様の方法により製造することができる。 The method for manufacturing the resin molded product is not particularly limited, and the resin molded product can be manufactured by the same method as for the reinforcing member described above.
本開示の複合部材は、種々の用途に使用することができる。
特に、表面の外観が重視される用途に好適に使用することができ、例えば、自動車の内外装部品に好適に使用することができる。
自動車の内外装部品としては、アウターパネル、サイドモール、ロッカーモール等が挙げられる。
Composite members of the present disclosure can be used in a variety of applications.
In particular, it can be suitably used in applications where surface appearance is important, and can be suitably used, for example, for interior and exterior parts of automobiles.
Automotive interior and exterior parts include outer panels, side moldings, rocker moldings, and the like.
（複合部材の製造方法）
本開示の複合部材の製造方法は、上記補強部材が備えるエネルギーダイレクタを、超音波溶着により、樹脂成形品に溶着させる。
(Manufacturing method of composite member)
In the method for manufacturing a composite member of the present disclosure, the energy director included in the reinforcing member is welded to the resin molding by ultrasonic welding.
超音波溶着は、補強部材のエネルギーダイレクタが設けられた面と、樹脂成形品の溶着させたい面とを向かい合わせ、補強部材に溶着ホーンを押し付けることにより、高周波の振動を加え、エネルギーダイレクタを溶融させ、次いで、冷却により溶融したエネルギーダイレクタを固化し、溶着部を形成させることにより行うことができる。 In ultrasonic welding, the surface of the reinforcing member on which the energy director is provided faces the surface of the resin molded product to be welded, and by pressing the welding horn against the reinforcing member, high-frequency vibration is applied to melt the energy director. and then solidify the melted energy director by cooling to form a weld.
溶着強度及び複合部材の外観の観点から、エネルギーダイレクタの樹脂成形品への溶着において、１０Ｎ～１００Ｎの荷重で、補強部材を樹脂成形品に対して押し付けることが好ましい。
荷重は、２０Ｎ～９０Ｎであることがより好ましく、３０Ｎ～８０Ｎであることがさらに好ましい。
From the viewpoint of welding strength and appearance of the composite member, it is preferable to press the reinforcing member against the resin molding with a load of 10N to 100N when welding the energy director to the resin molding.
The load is more preferably 20N to 90N, even more preferably 30N to 80N.
溶着における振幅は、特に限定されるものではなく、例えば、３０μｍ～１００μｍとすることができる。
溶着時間は、特に限定されるものではなく、例えば、０．１秒間～１０秒間とすることができる。
The amplitude of welding is not particularly limited, and can be, for example, 30 μm to 100 μm.
The welding time is not particularly limited, and can be, for example, 0.1 seconds to 10 seconds.
溶着ホーンによる振動は、補強部材の一端から他端に向け、又は中央付近から両端に向けて行うことが好ましい。上記方法により超音波溶着を行うことにより、樹脂成形品と補強部材との間に隙間が生じ、溶着強度が低下してしまうことを防止することができる傾向にある。特に、樹脂成形品が屈曲した形状を有し、且つ補強部材が備える支持部材の曲げ弾性率が９００ＭＰａ～１７００ＭＰａである場合に、柔軟性から樹脂成型品の形状に追従され易くなることから、上記態様による超音波溶着が好ましい。
樹脂成形品と補強部材との間に隙間（１ｍｍ以内）が存在する場合に、上記態様の超音波溶着による効果が特にみられる傾向にある。
Vibration by the welding horn is preferably performed from one end of the reinforcing member to the other end, or from the vicinity of the center to both ends. By performing ultrasonic welding by the above method, it tends to be possible to prevent a gap from being formed between the resin molded product and the reinforcing member and a decrease in the welding strength. In particular, when the resin molded product has a bent shape and the bending elastic modulus of the support member included in the reinforcing member is 900 MPa to 1700 MPa, the flexibility makes it easy to follow the shape of the resin molded product. Ultrasonic welding according to embodiments is preferred.
When there is a gap (within 1 mm) between the resin molded product and the reinforcing member, there is a tendency that the effect of the above-described ultrasonic welding is particularly noticeable.
樹脂成形品が屈曲している場合、溶着前及び溶着中の少なくとも一方において、樹脂成形品を冷却してもよい。樹脂成形品を冷却することにより、樹脂成形品の曲げ弾性率を向上させることができ、屈曲した樹脂成形品に対して補強部材を溶着する際、エネルギーダイレクタが樹脂成形品の形状の変形を抑制しやすくなり、溶着強度に優れる複合部材を形成することができる傾向にある。
樹脂成形品と補強部材との間に隙間（１ｍｍ以内）が存在する場合に、上記支持部材の曲げ弾性率を調整することによる効果が特にみられる傾向にある。
また、樹脂成形品を冷却することにより、超音波溶着における樹脂成形品の補強部材を設けた面とは反対の面に、凹部又は凸部が生じることを防止することができ、樹脂成形品の外観を良好な状態に維持することができる傾向にある。
また、溶着強度及び樹脂成形品の良好な外観維持の観点から、溶着前及び溶着中の少なくとも一方において、樹脂成形品を冷却することが好ましい。
溶着強度及び樹脂成形品の良好な外観維持の観点から、樹脂成形品の冷却は、樹脂成形品の温度が１０℃～１８℃となるように行われることが好ましく、１０℃～１５℃となるように行われることがより好ましい。
冷却方法は、特に限定されるものではなく、空冷、水冷等、従来公知の方法により行うことができる。複合部材の生産性の観点からは、補強部材に対し、冷風を当てることにより冷却を行うことが好ましい。
When the resin molded product is bent, the resin molded product may be cooled at least one of before and during welding. By cooling the resin molded product, the flexural modulus of the resin molded product can be improved, and when the reinforcing member is welded to the bent resin molded product, the energy director suppresses the shape deformation of the resin molded product. It tends to be possible to form a composite member having excellent welding strength.
When there is a gap (within 1 mm) between the resin molded product and the reinforcing member, the effect of adjusting the bending elastic modulus of the supporting member tends to be particularly noticeable.
In addition, by cooling the resin molded product, it is possible to prevent the formation of concave portions or convex portions on the surface of the resin molded product opposite to the surface on which the reinforcing member is provided in ultrasonic welding. Appearance tends to be maintained in good condition.
In addition, from the viewpoint of maintaining the welding strength and good appearance of the resin molded product, it is preferable to cool the resin molded product at least one of before and during welding.
From the viewpoint of welding strength and maintenance of good appearance of the resin molded product, the cooling of the resin molded product is preferably carried out so that the temperature of the resin molded product is 10°C to 18°C, preferably 10°C to 15°C. It is more preferable to do so.
The cooling method is not particularly limited, and conventionally known methods such as air cooling and water cooling can be used. From the viewpoint of the productivity of the composite member, it is preferable to cool the reinforcing member by applying cold air thereto.
以下、本開示の実施例を説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。 Examples of the present disclosure will be described below, but the present disclosure is not limited to the following examples.
（実施例１）
熱可塑性樹脂であるポリプロピレン系樹脂を射出成形し、支持部材と、支持部材の一方の面に形成された先端角度の異なる２種のエネルギーダイレクタと、支持部材の反対面に形成されたリブと、を備える、補強部材を製造した。
(Example 1)
A support member, two types of energy directors with different tip angles formed on one surface of the support member, ribs formed on the opposite surface of the support member, and a rib formed on the opposite surface of the support member; A reinforcing member was manufactured comprising:
補強部材２００は、図２１に示すように、支持部材２２０の一方の面に、長手方向に、３個のエネルギーダイレクタ群２１０を備え、エネルギーダイレクタ群間の距離は１００ｍｍであった。
また、各エネルギーダイレクタ群は、先端角度が１０．５°の第一エネルギーダイレクタ２３０を２個と、第一のエネルギーダイレクタの間に設けられる先端角度が３０°の第二エネルギーダイレクタ２４０を１個とを備えるものであった。
第一エネルギーダイレクタ２３０及び第二エネルギーダイレクタ２４０は、共に、支持部材の短手方向に延びる三角柱形状を有するものであった。
The reinforcing member 200, as shown in FIG. 21, had three
Each energy director group includes two
Both the
第一エネルギーダイレクタの高さは、いずれも１．１ｍｍであり、第二エネルギーダイレクタの高さは、いずれも０．７５ｍｍであった。
また、第一エネルギーダイレクタの体積の平均値は、１．１ｍｍ３であり、第二エネルギーダイレクタの体積の平均値は、１．５ｍｍ３であった。
また、第一エネルギーダイレクタの底面の幅の平均値は、０．２ｍｍであり、第二エネルギーダイレクタの底面の幅の平均値は、０．４ｍｍであった。
各エネルギーダイレクタ群において、隣り合う第一エネルギーダイレクタ及び第二エネルギーダイレクタの距離Ｄは、０．６ｍｍであった。
The height of each first energy director was 1.1 mm and the height of each second energy director was 0.75 mm.
The average volume of the first energy directors was 1.1 mm 3 and the average volume of the second energy directors was 1.5 mm 3 .
The average width of the bottom surface of the first energy directors was 0.2 mm, and the average width of the bottom surface of the second energy directors was 0.4 mm.
In each energy director group, the distance D between adjacent first and second energy directors was 0.6 mm.
補強部材２００は、図２１及び図２２に示すように額縁状のリブ２３０を１個備え、長さは３００ｍｍ、その高さは２ｍｍ、底面の幅は２０ｍｍであった。
なお、図２１は、実施例１において製造した補強部材の断面図を示し、図２２は、リブの突出方向から上記補強部材を観察したときのリブの形状を示す正面図である。
As shown in FIGS. 21 and 22, the reinforcing member 200 had one frame-shaped
21 shows a cross-sectional view of the reinforcing member manufactured in Example 1, and FIG. 22 is a front view showing the shape of the rib when the reinforcing member is observed from the projecting direction of the rib.
別途、上記補強部材を製造し、補強部材が備える支持部材から、スズキ株式会社製のＳＵＷ－３０ＣＴを使用して、試験片を切り出した。
上記試験片に対し、株式会社製オリエンテックのＩＤＴ－３型を使用して、上記試験片のサイズを８０ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍに精密切削加工した。
ＪＩＳ Ｋ ７１７１：２０１６に準拠して、２３℃において、試験片の曲げ弾性率を測定したところ、１５００ＭＰａであった。
なお、測定条件は、支点間距離３２ｍｍ、試験速度：１．０ｍｍ／分、試験雰囲気２３℃、５０％ＲＨとした。
また、上記試験片を１０℃に冷却し、同様に、曲げ弾性率を測定したところ、２４００ＭＰａであった。
なお、曲げ弾性率の測定には、株式会社島津製作所製のオートグラフＡＧＸ－５０ｋＮＶ形を使用した。
Separately, the reinforcing member was manufactured, and a test piece was cut out from the supporting member of the reinforcing member using SUW-30CT manufactured by SUZUKI CORPORATION.
Using an IDT-3 model manufactured by Orientec Co., Ltd., the test piece was precision cut to a size of 80 mm×25 mm×2 mm.
When the flexural modulus of the test piece was measured at 23° C. in accordance with JIS K 7171:2016, it was 1500 MPa.
The measurement conditions were a distance between fulcrums of 32 mm, a test speed of 1.0 mm/min, and a test atmosphere of 23° C. and 50% RH.
Also, the test piece was cooled to 10° C., and the flexural modulus was similarly measured and found to be 2400 MPa.
For the measurement of the flexural modulus, an Autograph AGX-50kNV manufactured by Shimadzu Corporation was used.
（実施例２）
熱可塑性樹脂であるポリプロピレン系樹脂を射出成形し、支持部材と、支持部材の一方の面に形成された先端角度の異なる２種のエネルギーダイレクタと、支持部材の反対面に形成されたリブと、を備える、補強部材を製造した。
(Example 2)
A support member, two types of energy directors with different tip angles formed on one surface of the support member, ribs formed on the opposite surface of the support member, and a rib formed on the opposite surface of the support member; A reinforcing member was manufactured comprising:
補強部材２５０は、図２３に示すように、支持部材２７０の一方の面に、長手方向に、３個のエネルギーダイレクタ群２６０を備え、エネルギーダイレクタ群間の距離は１００ｍｍであった。
また、各エネルギーダイレクタ群は、先端角度が１０．５°の第一エネルギーダイレクタ２８０を２個と、第一のエネルギーダイレクタの間に設けられる先端角度が３０°の第二エネルギーダイレクタ２９０を１個とを備えるものであった。
第一エネルギーダイレクタ２８０及び第二エネルギーダイレクタ２９０は、共に、支持部材の短手方向に延びる三角柱形状を有するものであった。
The reinforcing
Each energy director group includes two first energy directors 280 with a tip angle of 10.5° and one second energy director 290 with a tip angle of 30° provided between the first energy directors. and was provided.
Both the first energy director 280 and the second energy director 290 had a triangular prism shape extending in the lateral direction of the support member.
第一エネルギーダイレクタの高さの平均値は、１．１ｍｍであり、第二エネルギーダイレクタの高さの平均値は、０．７５ｍｍであった。
また、第一エネルギーダイレクタの頂点を繋いだ線、及び第二エネルギーダイレクタの頂点を繋いだ線は、図２３に示すように、それぞれ曲線となっており、曲率半径は、第一エネルギーダイレクタにおいては１５００ｍｍ、第二エネルギーダイレクタにおいては１５００．４ｍｍであった。
なお、図２３において、第一エネルギーダイレクタの頂点を繋いだ線をγ１、第一エネルギーダイレクタの頂点を繋いだ線をγ２でそれぞれ示す。
また、第一エネルギーダイレクタの体積の平均値は、１．１ｍｍ３であり、第二エネルギーダイレクタの体積の平均値は、１．５ｍｍ３であった。
また、第一エネルギーダイレクタの底面の幅の平均値は、０．２ｍｍであり、第二エネルギーダイレクタの底面の幅の平均値は、０．４ｍｍであった。
各エネルギーダイレクタ群において、隣り合う第一エネルギーダイレクタ及び第二エネルギーダイレクタの距離Ｄは、０．６ｍｍであった。
The average height of the first energy directors was 1.1 mm and the average height of the second energy directors was 0.75 mm.
Also, as shown in FIG. 23, the line connecting the vertices of the first energy director and the line connecting the vertices of the second energy director are curved lines, and the radius of curvature of the first energy director is 1500 mm and 1500.4 mm at the second energy director.
In FIG. 23, the line connecting the vertices of the first energy directors is indicated by γ1, and the line connecting the vertices of the first energy directors is indicated by γ2.
The average volume of the first energy directors was 1.1 mm 3 and the average volume of the second energy directors was 1.5 mm 3 .
The average width of the bottom surface of the first energy directors was 0.2 mm, and the average width of the bottom surface of the second energy directors was 0.4 mm.
In each energy director group, the distance D between adjacent first and second energy directors was 0.6 mm.
補強部材２５０は、図２３及び図２４に示すように額縁状のリブ３００を１個備え、長さは３００ｍｍ、その高さは２ｍｍ、底面の幅は２０ｍｍであった。
なお、図２３は、実施例２において製造した補強部材の断面図を示し、図２４は、リブの突出方向から上記補強部材を観察したときのリブの形状を示す正面図である。
As shown in FIGS. 23 and 24, the reinforcing
23 shows a cross-sectional view of the reinforcing member manufactured in Example 2, and FIG. 24 is a front view showing the shape of the rib when the reinforcing member is observed from the direction in which the rib protrudes.
別途、上記補強部材を製造し、補強部材が備える支持部材から、スズキ株式会社製のＳＵＷ－３０ＣＴを使用して、試験片を切り出した。
上記試験片に対し、株式会社製オリエンテックのＩＤＴ－３型を使用して、上記試験片のサイズを８０ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍに精密切削加工した。
ＪＩＳ Ｋ ７１７１：２０１６に準拠して、２３℃において、試験片の曲げ弾性率を測定したところ、１５００ＭＰａであった。
なお、測定条件は、支点間距離３２ｍｍ、試験速度：１．０ｍｍ／分、試験雰囲気２３℃、５０％ＲＨとした。
また、上記試験片を１０℃に冷却し、同様に、曲げ弾性率を測定したところ、２４００ＭＰａであった。
なお、曲げ弾性率の測定には、株式会社島津製作所製のオートグラフＡＧＸ－５０ｋＮＶ形を使用した。
Separately, the reinforcing member was manufactured, and a test piece was cut out from the supporting member of the reinforcing member using SUW-30CT manufactured by SUZUKI CORPORATION.
Using an IDT-3 model manufactured by Orientec Co., Ltd., the test piece was precision cut to a size of 80 mm×25 mm×2 mm.
When the flexural modulus of the test piece was measured at 23° C. in accordance with JIS K 7171:2016, it was 1500 MPa.
The measurement conditions were a distance between fulcrums of 32 mm, a test speed of 1.0 mm/min, and a test atmosphere of 23° C. and 50% RH.
Also, the test piece was cooled to 10° C., and the flexural modulus was similarly measured and found to be 2400 MPa.
For the measurement of the flexural modulus, an Autograph AGX-50kNV manufactured by Shimadzu Corporation was used.
（比較例１）
補強部材が備えるエネルギーダイレクタを全て第一エネルギーダイレクタとした以外は、実施例１と同様にして、補強部材を製造した。
(Comparative example 1)
A reinforcing member was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the energy directors included in the reinforcing member were all first energy directors.
（比較例２）
補強部材が備えるエネルギーダイレクタを全て第二エネルギーダイレクタとした以外は、実施例１と同様にして、補強部材を製造した。
(Comparative example 2)
A reinforcing member was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the energy directors included in the reinforcing member were all second energy directors.
＜＜外観評価＞＞
熱可塑性樹脂としてポリプロピレン系樹脂１００質量部と、発泡剤としてアゾジカルボンアミド２質量部とを混合し、樹脂材料を得た。上記樹脂材料を射出発泡成形することにより、縦２３７ｍｍ×横３６５ｍｍ×厚み２．０ｍｍのシート状の樹脂成形品を製造した。
樹脂成形品の補強部材を溶着する予定の部分は屈曲しており、その曲率半径は１５００ｍｍであった。
<<Appearance Evaluation>>
A resin material was obtained by mixing 100 parts by mass of a polypropylene resin as a thermoplastic resin and 2 parts by mass of azodicarbonamide as a foaming agent. A sheet-shaped resin molded product having a length of 237 mm, a width of 365 mm, and a thickness of 2.0 mm was produced by injection foam molding the above resin material.
The portion of the resin molded product to which the reinforcing member was to be welded was bent and had a radius of curvature of 1500 mm.
上記樹脂成形品の一方の面に、上記実施例及び比較例において得られた補強部材のエネルギーダイレクタが形成された面を超音波溶着により溶着させ、複合部材を製造した。なお、超音波溶着の条件は以下の通りである。
また、補強部材及び樹脂成形品に対し、ワーク受ジグ内部にハヤシレピック株式会社製の電子クーラー（ＨＭＣ－１１Ｗ－０１１０－１５）が組み込まれる超音波溶着機により、１０℃への冷却及び超音波溶着を実施した。なお、補強部材及び樹脂成形品は、超音波溶着前より、同様の装置を使用し、１０℃に冷却した。
（超音波溶着の条件）
・荷重：４０Ｎ
・振幅：７０μｍ
・溶着時間：０．３秒間
・溶着方向：補強部材の一端から他端に向けて溶着を行った。
A composite member was manufactured by ultrasonically welding the energy director formed surface of the reinforcing member obtained in the above Examples and Comparative Examples to one surface of the resin molded product. The conditions for ultrasonic welding are as follows.
In addition, the reinforcing member and the resin molded product are cooled to 10 ° C and ultrasonically welded by an ultrasonic welding machine that incorporates an electronic cooler (HMC-11W-0110-15) manufactured by Hayashi Repic Co., Ltd. inside the work receiving jig. carried out. The reinforcing member and the resin molded product were cooled to 10° C. using the same device before ultrasonic welding.
(Conditions for ultrasonic welding)
・Load: 40N
・Amplitude: 70 μm
- Welding time: 0.3 seconds - Welding direction: Welding was performed from one end of the reinforcing member to the other end.
実施例１及び実施例２の補強部材を使用して得られた複合部材の溶着部を６０Ｎ以下の荷重で手押し、その動き具合から、隣り合う第一エネルギーダイレクタ及び第二エネルギーダイレクタにより形成される溶着部は離間していないことが確認された。
また、溶着部を、リファインテック社製のリファインソーエクセルＡ（ＲＣＢ-９６１形）を用いて切断し、その切断面を目視及びＬＥＤ照明拡大鏡（株式会社オーツカ製、ＳＫＫＬ－ＢＸ２形）により確認したところ、隣り合う第一エネルギーダイレクタ及び第二エネルギーダイレクタにより形成される溶着部は離間していないことが確認された。
また、実施例２の補強部材を使用して得られた複合部材において、樹脂成形品の屈曲部分と、補強部材との隙間は１ｍｍ以内であった。
The welded portion of the composite member obtained using the reinforcing members of Examples 1 and 2 was manually pushed with a load of 60 N or less, and from the movement, it was formed by the adjacent first energy director and second energy director. It was confirmed that the welded parts were not separated.
In addition, the welded part is cut using Refine Saw Excel A (RCB-961 type) manufactured by Refinetech Co., Ltd., and the cut surface is confirmed visually and with an LED illumination magnifier (manufactured by Otsuka Co., Ltd., SKKL-BX2 type). As a result, it was confirmed that the welded portions formed by the adjacent first energy directors and second energy directors were not spaced apart.
In addition, in the composite member obtained using the reinforcing member of Example 2, the gap between the bent portion of the resin molded product and the reinforcing member was within 1 mm.
上記のようにして製造した複合部材の補強部材が設けられた面とは反対の面を目視により観察し、下記評価基準に基づいて、評価すると共に評価結果を表１にまとめた。
（評価基準）
Ａ：凹部又は凸部等、樹脂成形品の表面に歪みは観察されず、良好な外観を有していた。
Ｂ：樹脂成形品の表面に、凹部又は凸部が観察され、外観には改良の余地があった。
The surface opposite to the surface on which the reinforcing member of the composite member manufactured as described above was provided was visually observed, evaluated based on the following evaluation criteria, and the evaluation results are summarized in Table 1.
(Evaluation criteria)
A: No distortion such as recesses or protrusions was observed on the surface of the resin molded product, and the product had a good appearance.
B: Recesses or protrusions were observed on the surface of the resin molded product, and there was room for improvement in appearance.
＜＜溶着強度評価＞＞
上記外観評価において製造した複合部材が備える樹脂成形品と、補強部材との溶着強度を以下のように求め、下記評価基準に基づいて、評価すると共に評価結果を表１にまとめた。
まず、引張試験機（島津製作所社製、オートグラフAGX-50ｋNV形）に複合部材を固定し、25℃の環境下、引張速度２００ｍｍ／分の条件で、複合部材が破断するまで張力を加え、破断したときの張力（Ｎ）を測定した。
破断後の樹脂成形品において、第一エネルギーダイレクタ由来の溶着部及び第二エネルギーダイレクタ由来の溶着部が形成されていた箇所（凹部）の面積を、３Ｄ形状測定機（株式会社キーエンス社製、ＶＲ－３２００）を用いて測定し、溶着面積とした。第一エネルギーダイレクタ由来の溶着部の溶着面積は４．０ｍｍ２、第二エネルギーダイレクタ由来の溶着部の溶着面積は８．０ｍｍ２であった。
溶着面積の合計（例えば、実施例１では、（３．６ｍｍ２×⇒６）＋（７．２ｍｍ２×⇒３）＝４３．２ｍｍ２）により、上記破断張力を除することにより、実施例及び比較例により得られた複合部材の溶着強度を求めた。
（評価基準）
Ａ：溶着強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、１Ｎ／ｍｍ２より高く、優れた溶着強度が確認された。
Ｂ：溶着強度が１Ｎ／ｍｍ２以上、１．５Ｎ／ｍｍ２未満の範囲であり、良好な溶着強度が確認された。
Ｃ：溶着強度が１Ｎ／ｍｍ２未満であり、溶着強度には改良の余地があった。
<<Welding strength evaluation>>
The welding strength between the resin molded product provided in the composite member manufactured in the above appearance evaluation and the reinforcing member was obtained as follows, evaluated based on the following evaluation criteria, and the evaluation results are summarized in Table 1.
First, the composite member is fixed to a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, Autograph AGX-50kNV type), and tension is applied at a tensile speed of 200 mm / min in an environment of 25 ° C until the composite member breaks, The tension (N) at break was measured.
In the resin molded product after fracture, the area of the location (recess) where the welded portion derived from the first energy director and the welded portion derived from the second energy director were formed was measured using a 3D shape measuring machine (manufactured by Keyence Corporation, VR -3200) to determine the welding area. The welded area of the welded portion originating from the first energy director was 4.0 mm 2 , and the welded area of the welded portion originating from the second energy director was 8.0 mm 2 .
By dividing the breaking tension by the total welded area (for example, in Example 1, (3.6 mm 2 × ⇒ 6) + (7.2 mm 2 × ⇒ 3) = 43.2 mm 2 ), Welding strengths of the composite members obtained in the comparative examples and the comparative examples were determined.
(Evaluation criteria)
A: The welding strength was 1.5 N/mm 2 or more, higher than 1 N/mm 2 , and excellent welding strength was confirmed.
B: The welding strength was in the range of 1 N/mm 2 or more and less than 1.5 N/mm 2 , and good welding strength was confirmed.
C: The welding strength was less than 1 N/mm 2 , and there was room for improvement in the welding strength.
１０、２０、２１、２２、２３、２４、４０、４３、４４、４５、４７、４８、１１０：エネルギーダイレクタ、３０、４２、４９、７０、８２、８２’、８６、１００、１７０、２２０、２７０：支持部材、５０、８３、８３’、８７、１３０、２３０、２８０：第一エネルギーダイレクタ、６０、８４、８４’、８８、１４０、２４０、２９０：第二エネルギーダイレクタ、８９、２１０、２６０：エネルギーダイレクタ群、４１、４６、８０、８１、８５、８５’、９０、１６０、１９０、２００、２５０：補強部材、１２０、１５０、３００：リブ、１８０：樹脂成形品、１９０：複合部材、ｌ１、ｌ２、ｌ３、ｌ４、ｌ５、ｌ６：側辺、α１、α２、α４、α５、α６：先端角度、β１、β２、β３、β４、β５、β６：エネルギーダイレクタの傾斜開始位置、γ１：第一エネルギーダイレクタの頂点を繋いだ線、γ２：第二エネルギーダイレクタの頂点を繋いだ線、Ｗａ、Ｗｂ：エネルギーダイレクタの底面の幅、Ｄ：隣り合うエネルギーダイレクタの距離、ｈｒ：リブの高さ、Ｗｒ：リブの底面の幅 10, 20, 21, 22, 23, 24, 40, 43, 44, 45, 47, 48, 110: energy directors, 30, 42, 49, 70, 82, 82', 86, 100, 170, 220, 270: support members 50, 83, 83′, 87, 130, 230, 280: first energy directors 60, 84, 84′, 88, 140, 240, 290: second energy directors 89, 210, 260 : energy director group, 41, 46, 80, 81, 85, 85', 90, 160, 190, 200, 250: reinforcing member, 120, 150, 300: rib, 180: resin molded product, 190: composite member, l1, l2, l3, l4, l5, l6: side sides, α1, α2, α4, α5, α6: tip angles, β1, β2, β3, β4, β5, β6: energy director tilt start positions, γ1: th A line connecting the vertices of one energy director, γ2: a line connecting the vertices of the second energy director, Wa, Wb: the width of the bottom surface of the energy director, D: the distance between adjacent energy directors, hr: the height of the rib, Wr: Width of bottom of rib
Claims (13)
前記補強部材及び前記樹脂成形品が、前記先端角度の異なる２種以上のエネルギーダイレクタにより形成される溶着部により溶着される、複合部材。 A reinforcing member according to any one of claims 1 to 8 and a resin molded product, and the reinforcing member and the resin molded product are formed by two or more types of energy directors having different tip angles. A composite member that is welded by a welded joint.
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