JPH10157735A - 樹脂被覆金属構造体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属構造体と樹脂層との熱収縮の差による変
形を防止することができる樹脂被覆金属構造体およびそ
の製造方法を提供すること。 【解決手段】 樹脂層６の内部に金属構造体４がインサ
ート成形された樹脂被覆金属構造体２であって、樹脂層
６には、金属構造体４を構成する部材の長手方向に沿っ
て、金属構造体４と樹脂層６との熱収縮の差による変形
を防止できる間隔で切り欠き８が形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂層の内部に金
属構造体がインサート成形された樹脂被覆金属構造体お
よびその製造方法に係り、さらに詳しくは、金属構造体
と樹脂層との熱収縮の差による変形を防止することがで
きる樹脂被覆金属構造体およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば石膏ボードなどの不燃ボードを
製造する場合には、木材および合板を組み付けて構成さ
れたパレット上に、湿潤状態の不燃ボードを剥離紙を介
して積層して乾燥させる。パレット上に積層された湿潤
状態の不燃ボードは、約２トン程の重量になる。このた
め、木材および合板で構成されたパレットは、この不燃
ボードの重さにより撓み、その結果、不燃ボードも曲が
って成形されるおそれがあった。

【０００３】そこで、このパレットを金属構造体で構成
しようとする試みがある。ところが、金属構造体では、
湿潤状態の不燃ボードにより錆びるおそれがあることか
ら、防錆処理が煩雑であると言う課題を有する。

【０００４】一方、反応射出成形（ＲＩＭ）により得ら
れるポリノルボルネン系樹脂は、耐腐食性および耐衝撃
性に優れ、しかも大型成形体の成形が容易であることか
ら、多方面の技術分野において用いられることが検討さ
れている。

【０００５】そこで、不燃ボードの製造のためのパレッ
トを、ＲＩＭから成る樹脂層の内部に金属構造体をイン
サート成形した樹脂被覆金属構造体で構成しようとする
試みが成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＲＩＭから
成る樹脂層と金属構造体とは、熱収縮率（あるいは熱膨
張係数）が一桁以上相違するため、金属構造体を構成す
る部材の長手方向に沿って、いわゆる反りなどの変形が
生じることがある。反りなどの変形が発生すると、やは
り、乾燥された石膏ボードなどの不燃ボードにも反りな
どの変形が生じてしまうなどの課題を有する。

【０００７】不燃ボードを製造するためのパレット以外
の用途でも、耐腐食性および高強度が要求される分野で
は、樹脂層の内部に金属構造体をインサート成形した樹
脂被覆金属構造体が用いられることが期待される。しか
しながら、樹脂被覆金属構造体では、熱収縮率の相違に
基づく反りなどの変形、あるいは樹脂層のクラックなど
の課題が発生するため、それを防止するための手段が求
められていた。

【０００８】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、金属構造体と樹脂層との熱収縮の差による変形を防
止することができる樹脂被覆金属構造体およびその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る樹脂被覆金属構造体は、樹脂層の内部
に金属構造体がインサート成形された樹脂被覆金属構造
体であって、前記樹脂層には、金属構造体を構成する部
材の長手方向に沿って、金属構造体と樹脂層との熱収縮
の差による変形を防止できる間隔で切り欠きが形成して
ある。

【００１０】金属構造体と樹脂層との熱収縮の差による
変形を防止できる間隔とは、金属構造体の寸法あるいは
樹脂層の厚みなどにより相違するが、１００〜１５００
mm程度が好ましく、３００〜８００mm程度がさらに好ま
しい。また、切り欠きの幅は、３〜３０mm程度が好まし
く、５〜１５mm程度がさらに好ましい。切り欠きの幅を
余りに狭くすると、変形応力の緩和としての効果が小さ
く、余りに広いと、樹脂被覆されない面積が大きくなる
ので好ましくない。

【００１１】本発明では、樹脂層の厚みは、特に限定さ
れないが、３〜１０mm程度が好ましく、４〜６mm程度が
さらに好ましい。この樹脂層の厚みが余りに薄いと、耐
腐食性の向上の効果が少なく、余りに厚いと不経済であ
る。

【００１２】前記切り欠きが形成された樹脂層の表面に
は、接着層および樹脂板が、この順で積層してあること
が好ましい。あるいは、前記切り欠きが形成された樹脂
層の表面には、板材、接着層および樹脂板が、この順で
積層してあることが好ましい。

【００１３】前記接着層としては、特に限定されない
が、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂などを用いることが好ましい。前記板材としては、
木材の合板を用いることが好ましいが、金属板であって
も良い。木材の合板の場合には、この合板は、釘などの
手段で樹脂層に接合することができる。

【００１４】本発明に係る樹脂被覆金属構造体の製造方
法は、金型の内部に金属構造体を設置する際に、金属構
造体を構成する部材の長手方向に沿って、金属構造体と
樹脂層との熱収縮の差による変形を防止できる間隔で切
り欠きが形成されるように、金型のキャビティ内に突出
する凸部を金属構造体に接触させ、その後、樹脂層とな
る原液を金型のキャビティに注入して射出成形を行い、
樹脂層の内部に金属構造体をインサート成形することを
特徴とする。

【００１５】金型のキャビティ内に突出する凸部は、金
型のキャビティ側内周面に直接形成しても良いが、別
途、入れ子型としても良い。

【００１６】本発明では、樹脂層を構成する樹脂として
は、特に限定されないが、反応射出成形樹脂であること
が好ましい。インサート成形が容易であるからである。

【００１７】反応射出成形に用いる反応原液としては、
特に限定されないが、ウレタン系、ウレア系、ナイロン
系、エポキシ系、不飽和ポリエステル系、フェノール系
および、ノルボルネン系などが挙げられ、一般的成形条
件としては、反応原液温度は２０〜８０°Ｃ、反応原液
の粘性は、たとえば、３０°Ｃにおいて、５ｃｐｓ〜３
０００ｃｐｓ好ましくは１００ｃｐｓ〜１０００ｃｐｓ
程度である。かかる成形においては、補強材を予め金型
内に設置しておき、その中に反応液を供給して重合させ
ることにより強化ポリマー（成形品）を製造することが
できる。

【００１８】補強材としては、例えば、ガラス繊維、ア
ラミド繊維、カーボン繊維、超高分子量ポリエチレン繊
維、金属繊維、ポリプロピレン繊維、アルミコーティン
グガラス繊維、木綿、アクリル繊維、ボロン繊維、シリ
コンカーバイド繊維、アルミナ繊維などを挙げることが
できる。これらの補強材は、長繊維状またはチョップド
ストランド状のものをマット化したもの、布状に織った
もの、チョップ形状のままのものなど、種々の形状で使
用することができる。これらの補強材は、その表面をシ
ランカップリング材等のカップリング剤で処理したもの
が、樹脂との密着性を向上させる上で好ましい。配合量
は、特に制限はないが、通常成形品全重量の１０重量％
以上、好ましくは２０〜６０重量％である。

【００１９】また、酸化防止剤、充填剤、顔料、着色
剤、発泡剤、難燃剤、摺動付与剤、エラストマー、ジシ
クロペンタジエン系熱重合樹脂およびその水添物など種
々の添加剤を配合することにより、得られるポリマーの
特性を改質することができる。酸化防止剤としては、フ
ェノール系、リン系、アミン系など各種のプラスチック
・ゴム用酸化防止剤がある。充填剤にはミルドガラス、
カーボンブラック、タルク、炭酸カルシウム、水酸化ア
ルミニウム、雲母などの無機質充填剤がある。エラスト
マーとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプ
レン、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、スチ
レン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢ
Ｓ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合
体（ＳＩＳ）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリ
マー（ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）およびこれらの水素化物などがある。

【００２０】添加剤は、通常、予め反応液のいずれか一
方または双方に混合しておく。反応射出成形に用いる金
型は、必ずしも剛性の高い高価な金型である必要はな
く、金属製金型に限らず、樹脂製金型、または単なる型
枠を用いることができる。反応射出成形は、低粘度の反
応液を用い、比較的低温低圧で成形できるためである。
重合反応に用いる成分類は窒素ガスなどの不活性ガス雰
囲気下で貯蔵し、かつ操作することが好ましい。また、
金型のキャビティ内に反応原液を注入する前に、キャビ
ティ内を窒素ガスなどの不活性ガスで置換することが好
ましい。

【００２１】金型温度は、好ましくは、１０〜１５０
℃、より好ましくは、３０〜１２０℃、さらに好ましく
は、５０〜１００℃である。金型圧力は通常０〜１００
Ｋｇｆ／ｃｍ² の範囲である。重合時間は、適宜選択す
ればよいが、通常、反応液の注入終了後、２０秒〜２０
分程度である。

【００２２】

【作用】本発明に係る樹脂被覆金属構造体では、金属構
造体の周囲に被覆される樹脂層には、金属構造体を構成
する部材の長手方向に沿って、金属構造体と樹脂層との
熱収縮の差による変形を防止できる間隔で切り欠きが形
成してある。このため、樹脂層と金属構造体との間に熱
収縮率の相違があったとしても、その熱収縮率の相違に
基づく変形力は、切り欠きの部分で緩和される。その結
果、金属構造体に反りなどの変形が生じることは少なく
なる。また、この金属構造体の周囲は樹脂被覆してある
ので、耐腐食性にも優れる。

【００２３】なお、切り欠き部では、金属構造体の表面
が露出するので、切り欠きが形成された樹脂層の表面に
は、接着層および樹脂板が、この順で積層してあること
が好ましい。あるいは、切り欠きが形成された樹脂層の
表面には、板材、接着層および樹脂板が、この順で積層
してあることが好ましい。

【００２４】本発明に係る樹脂被覆金属構造体は、機械
的強度および耐腐食性に優れ、しかも反りなどの変形が
少ないので、不燃ボード製造のためのパレットなどとし
て好適に用いることができる。本発明に係る樹脂被覆金
属構造体のその他の用途としては、柱などの建築部材、
車両部材などが例示される。

【００２５】本発明に係る樹脂被覆金属構造体の製造方
法では、金属構造体と樹脂層との熱収縮の差による変形
を防止できる間隔で切り欠きが形成された樹脂被覆金属
構造体を、きわめて容易に製造することができ、その製
造コストの低減に寄与する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る樹脂被覆金属
構造体とその製造方法を、図面に示す実施形態に基づ
き、詳細に説明する。

【００２７】図１は本発明の一実施形態に係る樹脂被覆
金属構造体の要部断面図、図２（Ａ）は樹脂被覆金属構
造体を製造するための金型装置の要部断面図、同図
（Ｂ）は金型装置に用いるミキサーの要部断面図、図３
は図１に示す樹脂被覆金属構造体の製造途中状態の斜視
図、図４は本発明の他の実施形態に係る樹脂被覆金属構
造体の要部断面図である。

【００２８】図１に示す本実施形態に係る樹脂被覆金属
構造体は、湿潤状態の不燃ボードが積層して載置される
パレット２として用いられる。このパレット２は、金属
構造体４と、その周囲を被覆している樹脂被覆層６とを
有する。金属構造体４は、たとえば図３に示すように、
複数の角パイプを格子状に配置し、それら格子状の角パ
イプを略直角に交差する角パイプで接合して構成され
る。角パイプ相互の接合は溶接により行われる。角パイ
プの両端開口部は、樹脂被覆層の流入を防止するために
端板が溶接される。

【００２９】本実施形態では、金属構造体４の外周を覆
う樹脂層６は、ノルボルネン系モノマーの反応射出成形
により成形され、図４に示すように、金属構造体を構成
する角パイプの長手方向に沿って、金属構造体４と樹脂
層６との熱収縮の差による変形を防止できる間隔で切り
欠き８が形成してある。切り欠き８の間隔Ｌ₁ は、好ま
しくは１００〜１５００mm、さらに好ましくは３００〜
８００mmである。また、切り欠き８の幅Ｌ₂ は好ましく
は３〜３０mm、さらに好ましくは５〜１５mmである。

【００３０】切り欠き８を形成することにより、樹脂層
６と金属構造体４と間の熱収縮率の差異に基づく変形応
力が緩和され、金属構造体４を構成する角パイプが長手
方向に沿って反るなどの変形を防止することができる。
しかしながら、切り欠き８を形成することで、金属構造
体４の一部が露出する。そこで、本実施形態では、図１
に示すように、切り欠き８が形成された樹脂層６の表面
には、接着層１０および樹脂板１２が、この順で積層し
てある。

【００３１】接着層１０としては、本実施形態では、ポ
リウレタン樹脂が用いられる。また、樹脂板１２は、樹
脂層６と別に成形されたノルボルネン系モノマーの反応
射出成形体で構成される。

【００３２】次に、本実施形態に係るパレット２の製造
方法について説明する。

【００３３】まず、図２（Ａ）に示す金型装置について
説明する。

【００３４】図２（Ａ）に示すように、金型装置は、金
型２０と金型２１とを有し、これらが相対的に接近離反
可能に設けてある。金型２０，２１が組み合わされた状
態で、型内部には、図１に示す樹脂層６となる形状のキ
ャビティ２２が形成される。キャビティ２２は、原液供
給手段としてのミキサー２６に連通してあり、ここから
反応原液がキャビティ２２内に注入されるようになって
いる。金型２０，２１は、必ずしも剛性の高い高価な金
型である必要はなく、金属製金型に限らず、樹脂製金
型、または単なる型枠を用いることができる。反応射出
成形は、通常の射出成形に比較して充填圧力および型締
め圧力が低いからである。

【００３５】ミキサー２６は、タンク３０内の反応液Ａ
と、タンク３２内の反応液Ｂとを混合して吐出するもの
で、中央に進退ロッド２８を有している。そして、図２
（Ａ）に示す注入前の状態では、進退ロッド２８が前進
することにより、反応液Ａおよび反応液Ｂはそれぞれ循
環閉回路を循環し、混合されることはないが、図２
（Ｂ）に示す注入時には、進退ロッド２８が後退するこ
とにより、反応液Ａと反応液Ｂとがミキサー２６内で混
合し、注入口を介してキャビティ２２に充填される。

【００３６】本実施形態では、金型２０のキャビティ内
周面に凸部２４が形成してあり、この凸部２４が金属構
造体４の表面に接触するようになっている。この凸部２
４は、図１，３に示す切り欠き８を樹脂層６に形成する
ためのものであり、金属構造体４と樹脂層６との熱収縮
の差による変形を防止できる間隔Ｌ₁ で形成してある。

【００３７】なお、凸部２４は、金型２０に一体に形成
しても良いが、入れ子型として取り外し自在に装着して
も良い。また、図２（Ａ）では、金型２０，２１は、水
平方向に分割可能に配置したが、これは図示上の便宜で
あり、上下方向に分割可能に配置しても良い。上下方向
に分割可能に配置する場合には、凸部２４が形成された
金型２０が下になることが好ましい。なぜなら、金型２
０の凸部２４の上に金属構造体４を配置するのみで、金
型２０に対する金属構造体４の位置決めを行うことがで
きるからである。

【００３８】本実施形態に係るパレットの製造方法で
は、まず、角パイプなどを溶接で組み合わせて金属構造
体４を製作する。次に、この金属構造体４を、図２
（Ａ）に示す金型２０の凸部２４に接触するように金型
２０のキャビティ側に配置し、金型２０，２１を閉じ型
締めし、反応射出成形を行う。本実施形態で行う反応射
出成形は、ノルボルネン系モノマーを用いた反応射出成
形であり、使用するモノマーは、ジシクロペンタジエン
やジヒドロジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセ
ン、トリシクロペンタジエン等のノルボルネン環を有す
るシクロオレフィンである。

【００３９】ノルボルネン系モノマーを用いた反応射出
成形において使用することができるメタセシス触媒は、
六塩化タングステン、トリドデシルアンモニウムモリブ
デート、トリ（トリデシル）アンモニウムモリブデート
等のモリブデン酸有機アンモニウム塩等のノルボルネン
系モノマーの塊状重合用触媒として公知のメタセシス触
媒であれば特に制限はないが、モリブデン酸有機アンモ
ニウム塩が好ましい。

【００４０】活性剤（共触媒）としては、エチルアルミ
ニウムジクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド等の
アルキルアルミニウムハライド、アルコキシアルキルア
ルミニウムハライド、有機スズ化合物等が挙げられる。

【００４１】反応射出成形の前準備として、ノルボルネ
ン系モノマー、メタセシス触媒及び活性剤を主材とする
反応射出成形用材料をノルボルネン系モノマーとメタセ
シス触媒とよりなるＡ液と、前記のノルボルネン系モノ
マーと活性剤とよりなるＢ液との安定な２液に分けて、
それぞれを別のタンクに入れておく。本実施形態では、
Ａ液を図２（Ａ）に示すタンク３０に貯留し、Ｂ液をタ
ンク３２に貯留してある。

【００４２】金型２０，２１の型締めの圧力は、本実施
形態では、３ｋｇｆ／ｃｍ² である。また、金型２０，
２１の温度は、好ましくは、１０〜１５０℃、より好ま
しくは、３０〜１２０℃、さらに好ましくは、５０〜１
００℃に設定される。金型２０，２１の制御温度は、同
じでも異なっていても良い。

【００４３】反応射出成形を開始するには、ミキサー２
６の進退ロッド２８を制御し、タンク３０，３２からの
Ａ液およびＢ液を混合し、反応原液としてキャビティ２
２内に充填する。キャビティ２２内に充填された反応原
液は、キャビティ２２の内部に行き渡る。したがって、
成形後に金型２０，２１の型開きを行い成形体を取り出
せば、図３に示すように、切り欠き４が所定間隔で形成
された樹脂層６で被覆された金属構造体が得られる。

【００４４】その後、図１に示すように、切り欠き８が
形成された樹脂層６の表面には、接着層１０および樹脂
板１２が、この順で積層される。接着層１０としては、
ウレタン樹脂などが用いられる。樹脂板１２としては、
樹脂層６と別に成形されたノルボルネン系モノマーの反
応射出成形樹脂板が好ましく用いられる。ノルボルネン
系モノマーの反応射出成形樹脂は、耐衝撃性および耐腐
食性に優れていることから、湿潤状態の不燃ボードと直
接接触する部分に用いて好ましい。接着層１０および樹
脂板１２を積層させることで、樹脂層６の切り欠き８が
隠れ、パレット２の表面の平坦性が向上する。

【００４５】本実施形態に係る不燃ボード載置用パレッ
ト２では、金属構造体４の周囲に被覆される樹脂層６に
は、金属構造体４を構成する角パイプの長手方向に沿っ
て、金属構造体４と樹脂層６との熱収縮の差による変形
を防止できる間隔Ｌ₁ で切り欠き８が形成してある。こ
のため、樹脂層６と金属構造体４との間に熱収縮率の相
違があったとしても、その熱収縮率の相違に基づく変形
力は、切り欠き８の部分で緩和される。その結果、金属
構造体４に反りなどの変形が生じることは少なくなる。
また、この金属構造体４の周囲は樹脂層６で被覆してあ
り、切り欠き部８は接着層１０および樹脂板１２で隠れ
ているので、パレットの耐腐食性は必要十分である。

【００４６】すなわち、本実施形態に係るパレット２
は、機械的強度および耐腐食性に優れ、しかも反りなど
の変形が少ないので、石膏ボードなどの不燃ボード製造
のためのパレットなどとして好適に用いることができ
る。

【００４７】また、本実施形態に係る樹脂被覆金属構造
体の製造方法では、金属構造体４と樹脂層６との熱収縮
の差による変形を防止できる間隔で切り欠き８が形成さ
れた樹脂被覆金属構造体から成るパレット２を、きわめ
て容易に製造することができ、その製造コストの低減に
寄与する。

【００４８】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。

【００４９】たとえば、図４に示すように、前記実施形
態と同様にして、切り欠き８が形成された樹脂被覆金属
構造体を製作した後、切り欠き８が形成された樹脂層６
の表面に、板材３４、接着層３６および樹脂板３８を、
この順で積層しても良い。板材３４としては、木材の合
板などが用いられ、この板材３４は、樹脂層６に対して
釘などを打ち付けて固定することができる。接着層３６
および樹脂板３８としては、図１に示す接着層１０およ
び樹脂板１２と同じものを用いることができる。

【００５０】本実施形態に係る図４に示すパレット２ａ
では、図１に示すパレット２と同じ作用を有すると共
に、図１に示すパレット２に比較して、接着層３４とし
て用いる接着剤の量を低減することができるので好まし
い。

【００５１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
樹脂被覆金属構造体によれば、樹脂層と金属構造体との
間に熱収縮率の相違があったとしても、その熱収縮率の
相違に基づく変形力は、切り欠きの部分で緩和される。
その結果、金属構造体に反りなどの変形が生じることは
少なくなる。また、この金属構造体の周囲は樹脂被覆し
てあるので、耐腐食性にも優れる。

【００５２】したがって、本発明に係る樹脂被覆金属構
造体は、機械的強度および耐腐食性に優れ、しかも反り
などの変形が少ないので、不燃ボード製造のためのパレ
ットなどとして好適に用いることができる。

【００５３】本発明に係る樹脂被覆金属構造体の製造方
法では、金属構造体と樹脂層との熱収縮の差による変形
を防止できる間隔で切り欠きが形成された樹脂被覆金属
構造体を、きわめて容易に製造することができ、その製
造コストの低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施形態に係る樹脂被覆金属
構造体の要部断面図である。

【図２】図２（Ａ）は樹脂被覆金属構造体を製造するた
めの金型装置の要部断面図、同図（Ｂ）は金型装置に用
いるミキサーの要部断面図である。

【図３】図３は図１に示す樹脂被覆金属構造体の製造途
中状態の斜視図である。

【図４】図４は本発明の他の実施形態に係る樹脂被覆金
属構造体の要部断面図である。

【符号の説明】 ２，２ａ… パレット ４… 金属構造体 ６… 樹脂層 ８… 切り欠き １０，３６… 接着層 １２，３８… 樹脂板 ２０，２１… 金型 ２２… キャビティ ２４… 凸部 ２６… ミキサー ３４… 板材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂層の内部に金属構造体がインサート
   成形された樹脂被覆金属構造体であって、 前記樹脂層には、金属構造体を構成する部材の長手方向
   に沿って、金属構造体と樹脂層との熱収縮の差による変
   形を防止できる間隔で切り欠きが形成してある樹脂被覆
   金属構造体。
2. 【請求項２】 前記切り欠きが形成された樹脂層の表面
   には、接着層および樹脂板が、この順で積層してある請
   求項１に記載の樹脂被覆金属構造体。
3. 【請求項３】 前記切り欠きが形成された樹脂層の表面
   には、板材、接着層および樹脂板が、この順で積層して
   ある請求項１に記載の樹脂被覆金属構造体。
4. 【請求項４】 金型の内部に金属構造体を設置する際
   に、金属構造体を構成する部材の長手方向に沿って、金
   属構造体と樹脂層との熱収縮の差による変形を防止でき
   る間隔で切り欠きが形成されるように、金型のキャビテ
   ィ内に突出する凸部を金属構造体に接触させ、 その後、樹脂層となる原液を金型のキャビティに注入し
   て射出成形を行い、樹脂層の内部に金属構造体をインサ
   ート成形することを特徴とする樹脂被覆金属構造体の製
   造方法。