JPH09512883A - 再生プラスチック製補強構造部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １つの表面の内側方向に伸びるように挿入された補強用の棒材を有する再生プラスチック製の剛性構造部品で構成された補強構造部材であって、切込みが、剛性構造部材に、外力の作用方向に抗するように前記表面に対して内側方向に伸びて形成され、弾力性や圧縮性の特性が前記剛性構造部材におけるそれらの特性とは異なる材料で形成された力の加わらない状態の補強用の棒材が、前記切込み内に挿入されて固定され、前記補強用の棒材は、前記切込み内を実質的に補完する形状を有し、かつ、前記剛性構造部材の密度と、ネジ等の締結具とによって所定位置に保持される。このようにして、それぞれ単独では十分な強度、堅因さ、記憶性を有しない２つの異なる材料を結合することによって、各材料自身の機械的性質を十分に凌駕する丈夫で安価な構成品セットを創り出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 再生プラスチック製補強構造部材とその製造方法発明の背景 １．発明の分野 本発明は、複合構造ユニットに関し、より詳細には、再生プラスチック製の補 強構造部材と、そのような構造部材を製造する方法に関する。 ２．関連技術 木材では、割れて壊れたり、腐ったり、変色したり、昆虫からの攻撃を受けた り、その他好ましくない影響を、該木材の構成物に長期間受けるため、多くの屋 外用品、特に家具や関連付属用品に、プラスチックが代用されてきている。一般 に、環境保全の必要性についての意識がより高まってきているので、屋外用家具 や付属品、敷板、歩道等の製造に、再生プラスチックを採用することが試みられ ている。 残念なことに、ベンチ用の薄板のような屋外家具に要求される形態の再生プラ スチックは、通常の使用で受けるような力を受ける場合には、強さに限界があり 、また、より暖かい期間中に受けるような比較的低い熱や圧力を受けたときは、 極度に変形しやすくなる。このように、再生プラスチック製の家具は、ほんの短 い期間の使用でへたったり、修正不能となりやすい。 このへたりの問題は、超高密度のプラスチックを使用することで回避できる。 しかし、超高密度のプラスチックは、大変高価であり、再生という社会的要請に 適合しないし、多量の未使用材料の使用を必要とする。 押し出し加工又はモールドされたプラスチック部材を、内部に埋め込んだ素材 によって補強することが知られており、内部の素材が部材により高い強度を与え る一方、プラスチック材料は、錆に対する抵抗性や魅力的な外観を提供するとと もに、前記素材を保護する。 米国特許第５０９６６４５号（発明者Ｆｉｎｋ）には、押し出し加工されたサ ーモプラスチック部材、特に構造部材が、フィラメントやマットのような長手方 向に延伸する予め歪ませておいた素材によって補強できることが開示されている 。 前記素材は、引張力を加えられながらサーモプラスチックを製造する押し出しク ロスヘッド・ダイの中に引き込まれ、引張力を受けつつ完全にサーモプラスチッ ク材料の内部に埋められる。熱硬化性樹脂をしみこませた素材を使用すれば、素 材が引張力を受けている間に前記サーモプラスチック材料の硬化処理と、前記引 張力を付勢されている補強用の素材の最終的硬化処理とが行われる。前記部材の 材料と前記素材とは、密接に結合し、前記素材内部の引張力によって部材が所望 の位置で付勢される。 米国特許第３９２８６９１号（発明者Ｋｎｕｄｓｏｎ）には、金属製の補強用 ロールを受けるための、互いに対向して長手方向に延伸する、半円状の溝を持つ ポリエチレン製のパネルシステムが開示されている。前記ロールは、隣接しあう パネルの端部の間に配置され、パネルは、エポキシ樹脂を使用して互いに固定さ れる。 米国特許第３４７０５９８号（発明者Ｂｅｒｔｈｅｌｓｅｎ）には、金属製の 補強部材を覆って押し出し加工されたプラスチック製の構造部材が開示されてい る。このような構造物を製造する方法は、金属シート片に選択された寸法の孔を 開けて各々の連続する長さ部分相互の間隔を変化させ、該金属片を転がして平坦 部分より広い間隔の孔を含む曲線部分形状を有した所望の形状にし、該金属片の 孔を通して連結された反対側の層によって金属形状の反対側表面を効果的に覆う ように合成樹脂を押し出すという各ステップで構成されている。 米国特許第２６４５１１５号（発明者Ａｂｅｌｅｓ）には、１本の連続した溝 と、その内部に配置され、引張力を付与された状態で金属製補強部材とを有する 、複数の整列されたブロックで構成される構造部材が、開示されている。その中 の一実施例では、構造部材が、プラスチックで形成されている。 オランダ特許第７７００６９７号には、内部に配置された補強金属を有する押 し出し加工された中空プラスチック部材が、開示されている。このプラスチック は、概して、押し出し加工されたものである。 以上全ての特許では、プラスチック部材内の補強素材に予め歪みを持たせるこ とを開示しているが、そうでない場合には、かなり複雑で高価につく製造又は組 立行程を必要とする。 発明の開示 このように、本発明の目的は、木材の代替物が望ましい、屋外及び屋内用途及び その他の用途に有益な、通常の使用で加えられる力では変形しないように強化さ れたプラスチック製の構造部材を提供することである。 本発明の他の目的は、押し出し加工により形成でき、挿入部材を引張る必要な しに挿入部材を使用して補強されるプラスチック製の構造部材を提供することで ある。 本発明の別の目的は、プラスチックのものとは異なる弾力特性や圧縮特性を持 つ挿入部材を有するプラスチック製の構造部材であって、プラスチックと挿入部 材材料との異なる特性によって、挿入部材がプラスチック構造部材を強化する一 方、プラスチックの有益な特性（比較的、圧縮されにくい）によって、より弱い 横断面部分での挿入部材の変形を防止するような、プラスチック製の構造部材を 提供することである。 本発明の更に別の目的は、奇数幾何学的に合体して、各々単独では持つことの できない弾力特性及び圧縮特性を作り出す２つの非類似の材料を含んで構成され る補強構造部材を提供することである。 本発明の付加的な目的は、挿入部材を持つプラスチック構造部材の製造方法を 提供することである。 本発明における、これらの及びその他の目的は、引張力や予備の歪みを与える ことなく挿入された金属製の挿入部材又は棒材をその内部に持つプラスチック構 造部材で構成される補強構造部材を提供することにより、達成される。 本発明は、プラスチックと金属、特に再生されたプラスチックと鋼との相対的 な特性を利用するものである。プラスチック材料、特に押し出し加工された再生 プラスチック材料は、圧縮性に限界があり、比較的稠密である。このようなプラ スチック材料は、それらの主要な面にはある程度の硬さと、強さを持っているが 、弾力性は殆どなく、あるとしてもそれらの主要でない面にある。これに対し、 金属、特に鋼は、主要な面には弾力性と硬さとを有している。プラスチック、金 属 共に、それらの主要でない面では、比較的弱く、弾力性に乏しい。 ここで用いられる物体の主要な面とは、構造部材に使用時に作用する力の方向 に関連して定義付けられ、特に主要な面とは、力の方向に直角な面として定義さ れる。ここで用いられる物体の主要でない面とは、主要な面に対して直角な面で ある。 金属，特に鋼は、プラスチック材料，特に再生プラスチック製の構造部材を有 効に補強するのに用いることができる。プラスチック構造部材の限られた非圧縮 性により、引き伸ばされた鋼挿入部材が、その主要でない面内で曲るのを防止す るとともに、該鋼挿入棒材乃至部材の硬さにより、プラスチック構造部材がその 主要でない面内で曲るのを防止する。このように、前記金属製の挿入部材は、先 行技術とは異なり、引張力の付与や予備の歪みを必要とすることなく、プラスチ ック構造部材に挿入することができる。 図面の簡単な説明 本発明は、同類の要素について同類の参照数字を付した添付図面に関連する以 下の好ましい実施例の詳細な説明によって、より明瞭に理解することができる。 この添付図面において、 図１は、本発明の第１の実施例の斜視図； 図２は、図１の２−２矢視線に沿った部分断面斜視図； 図３は、本発明の第２の実施例の斜視図； 図４は、図３の４−４矢視線に沿った部分断面斜視図； 図４Ａは、本発明の第３の実施例の部分断面斜視図； 図４Ｂは、本発明の第４の実施例の部分断面斜視図； 図５Ａは、本発明の第５の実施例の部分断面斜視図； 図５Ｂは、本発明の第６の実施例の部分断面斜視図；である。 発明を実施するための最良の形態 図面に示された本発明の好適な実施例を説明するにあたり、内容を明瞭にする ため、特別な技術用語を採用した。しかし、本発明は、当然にこのように選択さ れた特別な用語に限定されるものではなく、各々の特別な要素は、同様の目的を 達成するために同様の方法で運用される技術的に等価なもの全てを、含んでいる ことが理解されるべきである。 図１〜図４は、本発明の概念を利用した補強構造部材10と100 の第１及び第２ の実施例をそれぞれ示す。図１〜図４に示すように、プラスチックが押し出し成 型されて剛性構造部材12が形成される。該プラスチックは、全てが再生品か、再 生品と未使用品との混合物か、若しくは全て未使用品のいずれであってもよい。 該剛性構造部材12は、図１〜図４に示すように、長方形状の角柱のものが示され ている。しかし、三角形状の角柱、正方形状の角柱、五角形状の角柱、円筒その 他に限られることなく、他の形状のものを使用できることは言うまでもない。剛 性構造部材12は、主要面として定義される表面12aを有している。本発明の第１ の実施例では、図１，図２に示すように、主要面は、構造部材12のより広い側面 のうちの１つに相当し、このようにして、例えば、従来の庭園用ベンチ，ピクニ ック用テーブル，ベンチのスラッドあるいはデッキ用の厚板としての使用に適し た補強部材10を形成する。図３及び図４に示す本発明の第２の実施例では、主要 面は、構造部材12のより狭い側面のうちの１つに相当し、このようにして、例え は、デッキの厚板を支持するビームとしての使用に適した補強部材100 を形成す る。ノッチ14が、ミル加工又はその他の手段で、主要面を定義する表面12aに対 して内側方向に延伸するように、剛性構造部材12に形成される。 切込み14は、力が作用する方向と平行に、且つ、剛性構造部材12の表面12aに 対して直角に延伸する寸法を有する。このように、図１及び図２に示される本発 明の第１の実施例では、切込み14の側縁は剛性構造部材12の広い側面に垂直であ るのに対し、図３及び図４に示される本発明の第２の実施例では、切込み14の最 も外側の縁が剛性構造部材12の狭い側面に垂直である。図１〜図４に示すように 、切込み14は、四角柱形状をしている。しかし、以下の図４Ａ，４Ｂ，５Ａ及び ５Ｂの各々を用いて、より詳細に後述されるように、切込み14は、Ｔ字形状，Ｌ 字形状若しくは波形（即ち、正弦波形）であってもよい。これらの形状の場合に は、また、切込み14の最も外側の縁部分を構造部材12の表面と隣接させるか、又 は、表面から埋め込ませることができる。 切込み14の形状を実質的に補完する形状を有する力を加えていない状態の補強 棒材16が、例えば打ち込まれて、切込み14に挿入され、剛性構造部材12全体に均 一な補強力を与える。図１〜図４では、棒材16は四角柱形状であるが、棒材16は 、切込み14内にピッタリと嵌まるように、切込み14の形状を補完するＴ字形状（ 図４Ａ及び４Ｂに示すように）、Ｌ字形状（図５Ａ及び５Ｂに示すように）でも よく、若しくは波形であってもよい。切込み14の最も外側の縁が表面12aと同一 面上にあるとき（図１〜４，４Ａ及び５Ａ）は、棒材16もまたその最も外側の縁 が表面12aと同一面上になるような寸法にすることができ、或いは、棒材16の最 も外側の縁が表面12aから埋め込まれるような寸法にすることもできる。切込み1 4の最も外側の縁が表面12aから埋め込まれている場合（図４Ｂ及び図５Ｂ参照） は、棒材16は切込み14と実質的に同一の寸法を有している。 補強用の棒材16は、再生金属、例えば中古車のボディからの再生鋼から形成す ることができる。棒材16は金属製であるのが好ましくはあるが、他のどのような 材料からも形成することができ、プラスチックとは異なる弾力特性と圧縮特性を 持つ木材からでも形成することができる。 補強用の棒材16は、剛性構造部材12の密度によって切込み14の中に固定される 。更に、補強用の棒材16は、別のロック手段によって、切込み14の中に固定でき る。例えば、図２及び図４に最も明瞭に示されるように、剛性構造部材12の表面 12aど直角な側面から伸びて切込み14を貫通する複数の穴又は孔18が形成される 。複数の穴又は孔20が、剛性構造部材12の穴又は孔18と同一直線上に補強用の棒 材16を貫通して形成される。ネジ22のような締結具が、穴又は孔18及び20を通っ て、補強用の棒材16を定位置に固定させる。ネジ22のような締結具が使用される 場合は、穴又は孔18は座ぐりにして、ネジ22の頭を剛性構造部材12の側面と同一 面に位置させるのが好ましい。しかし、合わせくぎ(dowel)や掛けくぎ(peg)等の 締結具をネジ22に代えて使用できることは、当業者には理解される。 補強用の棒材16とネジ22や他の締結具とは、剛性構造部材12の全ての表面と同 一面上にあるか、又は表面から埋め込まれるので、補強部材10及び100 は、突出 部分が無く、外観上からも受入れられるものである。更に、剛性構造部材12の形 成に用いられるプラスチックは、種々の色に染めることができ、また、表面を木 材調の肌触りや色付けにすることさえも可能であるため、補強部材10及び100 の 外観的受容けも増大しつつある。 本発明の重要な特点は、補強用の棒材16は切込み14に挿入する前に予備の力を 加えておく必要がないことである。補強用の棒材16は、剛性構造部材12の密度と 、剛性構造部材12及び補強用の棒材16を貫通するネジ22との組み合わせによって 、切込み14内にしっかりと固定されるのである。 本発明の上述した実施例を修正ないし変更することは、上記の説明を考慮すれ ば当業者に理解されるように、可能である。したがって、添付の請求の範囲と、 その均等物の範囲内において、本発明が特に記述したようなもの以外のやり方で 実行できることは言うまでもない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．主要面を定義する表面を持つプラスチック製の剛性構造部材と、 前記主要面に対して内側方向に伸び、かつ、前記主要面と直角な方向に伸びる 側縁を持つように前記剛性構造部材に、形成された、少なくとも１つの切込みと 、 弾力性や圧縮性の特性が、前記剛性構造部材におけるそれらの特性とは異なる 材料で形成された、力の加わらない状態の補強用の棒材と、を含んで構成され、 前記棒材は前記切込み内に挿入されるとともに、前記切込みを実質的に補完する 形状を有することにより、前記補強構造部材が、変形しにくく、かつ、前記剛性 構造部材が前記補強用の棒材のどちらか単独で有するより大きい弾力性を有する ように構成された補強構造部材。 ２．前記切込みが、前記主要面を定義する表面と同一面上にある最も外側の縁 を有する請求項１に記載の補強構造部材。 ３．前記棒材が、前記主要面を定義する表面と同一面上にある最も外側の縁を 有する請求項２に記載の補強構造部材。 ４．前記切込みが、前記主要面を定義する表面から埋め込まれた最も外側の縁 を有する請求項１に記載の補強構造部材。 ５．前記剛性構造部材は、押し出し加工されたプラスチックで形成されている 請求項１に記載の補強構造部材。 ６．前記剛性構造部材は、押し出し加工された再生プラスチック、押し出し加 工された未使用プラスチック、又は押し出し加工された再生プラスチックと未使 用プラスチックとの混合物で構成されている請求項１に記載の補強部材。 ７．前記補強用の棒材は、金属で形成されている請求項１に記載の補強構造部 材。 ８．前記金属は、鋼である請求項７に記載の補強構造部材。 ９．前記補強用の棒材は、木材で形成されている請求項１に記載の補強構造部 材。 10．前記切込み内に前記補強用の棒材を固定するための固定手段を更に含んで 構成されている請求項１に記載の補強構造部材。 11．前記固定手段は、前記切込みの片側に位置する前記剛性構造部材を貫通す る複数の穴と、前記剛性構造部材の穴と同一直線上にあるように前記補強用の棒 材に形成された複数の穴と、前記剛性構造部材と前記補強用の棒材とを貫通する 複数の穴に挿入される複数の締結具と、で構成されている請求項10に記載の補強 構造部材。 12．ａ）主要面を定義する表面を持つ剛性構造部材としてプラスチックを押し 出し加工し、 ｂ）前記主要面に対して内側方向に伸び、かつ、前記主要面と直角な外形寸法 を有する少なくとも１つの切込みを前記剛性構造部材に形成し、 ｃ）実質的に補完する形状の、力の加わらない状態の補強用の棒材を、前記切 込み内に挿入する 各ステップで構成される補強構造部材の製造方法。 13．前記ステップｂ）において、切込みがミル加工で形成される請求項12に記 載の補強構造部材の製造方法。 14．前記ステップｂ）において、前記切込みは、前記主要面を定義する表面と 同一面上にあるように形成される請求項12に記載の補強構造部材の製造方法。 15．前記ステップｂ）において、前記切込みは、前記主要面を定義する表面か ら埋め込まれた位置に形成される請求項12に記載の補強構造部材の製造方法。 16．締結具を用いて補強用の棒材を前記切込み内に固定することを更に含んで 構成されている請求項12に記載の補強構造部材の製造方法。 17．前記剛性構造部材が、薄板で角柱形状に形成されている請求項１に記載の 補強構造部材。 18．外表面を持つプラスチック製の剛性構造部材と、 前記外表面に対して内側方向に伸び、かつ、前記外表面と直角な方向に伸びる 側縁を持つように前記剛性構造部材に形成された、少なくとも１つの切込みと、 弾力性や圧縮性の特性が、前記剛性構造部材におけるそれらの特性とは異なる 材料で形成された、力の加わらない状態の補強用の棒材とを含んで構成され、前 記棒材は前記切込み内に挿入されるとともに、前記切込みを実質的に補完する形 状を有することにより、前記補強構造部材が、変形しにくく、かつ、前記剛性構 造部材や前記補強用の棒材のどちらか単独で有するより大きい弾性力を有するよ うに構成された補強構造部材。 19．前記切込みが、前記外表面と同一面上にある最も外側の縁を有する請求項 18に記載の補強構造部材。 20．前記棒材が、前記外表面と同一面上にある最も外側の縁を有する請求項19 に記載の補強構造部材。 21．前記切込みが、前記外表面から埋め込まれた最も外側の縁を有する請求項 18に記載の補強構造部材。 22．前記剛性構造部材は、押し出し加工されたプラスチックで形成されている 請求項18に記載の補強構造部材。 23．前記剛性構造部材は、押し出し加工された再生プラスチック、押し出し加 工された未使用プラスチック、又は押し出し加工された再生プラスチックと未使 用プラスチックとの混合物で構成されている請求項18に記載の補強構造部材。 24．前記補強用の棒材は、金属で形成されている請求項18に記載の補強構造部 材。 25．前記金属は、鋼である請求項24に記載の補強構造部材。 26．前記補強用の捧材は、木材で形成されている請求項18に記載の補強構造部 材。 27．前記切込み内に前記補強用の棒材を固定するための固定手段を更に含んで 構成されている請求項18に記載の補強構造部材。 28．前記固定手段は、前記切込みの片側に位置する前記剛性部材を貫通する複 数の穴と、前記剛性構造部材の穴と同一直線上にあるように前記補強用の棒材に 形成された複数の穴と、前記剛性構造部材と前記補強用の棒材とを貫通する複数 の穴に挿入される複数の締結具と、で構成されている請求項27に記載の補強構造 部材。 29．前記剛性構造部材が、薄板で角柱形状に形成されている請求項18に記載の 補強構造部材。