JPS6046015B2 - 溶接可能な積層板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、溶接可能な積層板に関する。

２枚の金属板の間に熱可塑性合成樹脂材を挾んて三層
構造として積層板は、自動車用、建材用、家電用、その
他の構造物用などとして広い用途が考えられる。それは
、かかる積層板が一枚板に較べ軽量であり、同じ重量で
より高い剛性が確保し得るからである。 積層板に使用
される熱可塑性合成樹脂としては、ポリプロピレンをは
じめ、ポリオオレフインやポリエステル、その他種々な
樹脂が挙げられるが、これらは全て電気に対して絶縁体
てあり、しかもこの樹脂の厚みとしても金属板に較べか
なり大きいのが通例である。

このため積層板は、スポット溶接など、抵抗溶接が全く
不可能であり、組立時の接合はボルト締め、接着剤など
の手段によらざるを得ず、作業性、組立コストの点で不
利が大きく、この不利のために積層板の用途が大きな制
限を受けているのが実状てある。 本発明は、積層板の
最大の弱みてある溶接不可能な点を改良してその用途の
拡大を図ることを目的とするものである。

すなわち本発明は積層板の構造に関するものてあり、
その積層板構造の特徴とするところは、第１図の縦断側
面図に示す如く積層板の表裏金属板２、２がそれぞれ合
成樹脂層３と接する側に突出する凸部４模様を有してい
て、その凸部どおしが合成樹脂層を通して互いに接触し
ている点、にある。

かかる構造の積層板は、スポット溶接などの抵抗溶接
が可能である。

すなわち本発明の積層板は、２枚の積層板を重ね合せ金
属板の接触箇所（第１図に符号Ａで示す）どおしをスポ
ット溶接することができるのは当然であるが、それ許り
でなく前記接触箇所Ａから外れる部位、つまり両金属板
２，２間に合成樹脂材が介在している部位Ｂどおしをス
ポット溶接することも十分可能である。第２図に示すよ
うに、本発明の積層板１を２枚重ね合せ、前記Ｂ部位ど
おしが重合する地点を電極６，６で挾んで加圧し両電極
間に電圧を印加した場合、その近傍の前記Ａ部位を通過
して電流が流れて金属板２，２が加熱されることとなり
、その結果両積層板のＢ部位にある合成樹脂材が軟化し
最後にはこれが気化消失せられ、前記加圧によつて４枚
の表層金属板２が直接接触する状態となり、前記４枚の
金属板間にまたがるナゲツト７の形成が得られるもので
ある。本発明の構造はまた、金属板として凸部模様を付
与したものを使用するから、その凸部模様が補強として
働くことも期待でき、積層板の剛性向上にも有効である
。

のみならず、従来の平板を用いたものに較べると合成樹
脂層３と金属板２の接触面積が前記凸部がある分だけ増
大するので、本発明構造の採用は剥離強度確保の面から
もむしろ得策といえる。本発明積層板の金属板２として
は、鋼板など、抵抗溶接可能なものであれば何れの使用
も可能であるのは云う迄もない。

金属板への凸部の形成は、通常のエンボス加工によれば
よい。また合成樹脂層３についても、従来よりこの種積
層板に用いられてきた各種熱可塑性樹脂の何れを使用し
てもよい。

例を挙げれば、熱可塑性ポリエステル、塩化ビニル、ア
クリル樹脂、メタクリル樹脂、シアノアクリレート、ポ
リアミド、ポリエーテル、接着性ポリオレフィンおよび
それらの樹脂の変性体や複合体などである。本発明の積
層板において、金属板の凸部４形状については特に限定
するものではない。

しかしながら、製造面までを考慮するならば、凸部４は
第．３図に示す如く規則的に並列する連続、または不連
続な凸条５となし、該凸条の頂部５″を丸味形状に形成
するのが好ましい。すなわち、本発明の積層板も、通常
どおり２枚の金属板と合成樹脂シートをブレス成形機に
より加熱下で圧着する、或・いは樹脂を溶融押出し機か
ら２枚の金属板間にシート状で供給しこれをロールで圧
着する、の何れかの方法で製造すればよいが、本発明の
積層板では両金属板の凸部どおしが合成樹脂層を通して
接触することが必須条件となつている。このため、上記
のような通常の方法によるときは、圧着時、第４図に示
す如く両金属板の凸部４，４間にある樹脂３″が圧着の
進行とともに排除され、最終的には前記凸部４，４どお
しが完全に接触するよう、また同時に両金属板の対応す
べき凸部どおしが間違いなく合致するよう考慮しなけれ
ばならない。前出第３図に示した、並列の凸条５はこの
ような点を工夫したものである。すわちかかる並列ノの
凸条５をもつ表裏の金属板２枚を、それらの凸条が平面
的にみて第５図の実線ａと破線ｂで示すように互いに交
叉するように対面させて、すなわち第３図に示すように
使用すれば、前記圧着の際、両金属板が例え当初の予定
から多少位置ずれ・するようなことがあつても、互いの
凸条５，５は必ず対応し、また同時に凸条の頂部５″が
丸味形状をなすため、両凸条間の樹脂３″（第４図参照
）の排除もきわめて円滑に達成されることとなり、その
結果、両金属板の凸部どおしが樹脂層を゛通して接触す
る本発明の積層板をつねに安定して得ることが可能とな
る。金属板２の凸部の高さ（Ｈ）（第３図参照）につい
ては、その板厚（ｔ）の１．５〜２市倍の範囲とするの
が最も好ましいと云える。

すなわち、この種積層板は一般に、曲け成形、絞り成形
、張出し加工等を行なつて使用されることが多い。一方
、金属板の凸部の形成は圧延（エンボスロールによる圧
延）によるのが常識的で有利であるが、上記Ｈ／ｔが２
．５をこえると、圧延で凸部形成を行つた場合加工に伴
う肉厚の減少が大きくなり、この場合、積層板としての
上記各種の成形性が著しく低下してしまう。またこのＨ
／ｔが１．５未満では、本発明積層板の場合表裏金属板
の凸部どおしを接触させる必要がある関係で両金属板間
に介在する樹脂層の厚みを小さくせざるを得ず、積層板
本来の軽量化のメリットが損われることになる。本発明
積層板の厚み（Ｔ）は、使用する金属板の凸部高さ（Ｈ
）によつて概ね決定されるものである。両金属板の凸部
どおしが接触するためには、積層板の厚み（Ｔ）が両金
属板の各凸部高さ（Ｈ）の和以下であることが必要では
あるが、これが余り小さいと、両金属板の凸部４，４の
圧潰、変形が著しくなつて、積層板としての厚みＴ）が
薄くなつて好ましくない。なお、本発明積層板に使用す
る金属板は、必すしも２枚が同じ板厚や凸部模様パター
ンをもつものである必要はなく、用途などに応じて表裏
金属板の板厚、凸部模様を異なるものとすることが可能
であるのは云う迄もない。

さらに、本発明の積層板の金属板は、合成樹脂層側の凸
部模様が必要であるのに対し、外側の面については平坦
でも、凹部を有していてもよい。次に実施例を掲げて本
発明を更に詳細に説明する。

実施例１ ０．２ｍＩｎ厚の冷延鋼板を用い、エンボス加工により
、凸部高さ（Ｈ）０．４３ｗｒｍ１凸条の巾（Ｗ）２順
、ピッチ（Ｐ）５７ｒ＄ｔ１凸条の走る方向が鋼板の長
手方向に対し３０７傾斜する方向のエンボス板を得た。

このエンボス板２枚を第３図に示したように対面させる
とともに、これらの間にポリプロピレンシートを挾んで
ブレス機により加熱下で圧着、０．８ｒｆ０ｆＬ厚の積
層板を得た。この積層板を用い、スポット溶接を行い、
抵抗溶接性を調べた。

スポット溶接は、第２図に示すように上記積層板１２枚
を重ね合せ、先端径６＝、４−８の救状先端の電極６，
６を用い、第１表に示す条件で実施した。上記溶接は、
両金属板の凸部が接触する地点Ａ１その他の地点Ｂの双
方で行い、溶接後、溶接部位の引張強度を調査した。

比較のため、０．４Ｔ０ｎ厚の冷延板２枚を同様の条件
にてスポット溶接を実施し、引張強度を調べた。結果を
まとめると第２表の如くてある。

上表において、本発明例の試験結果は、前記Ａ地点、Ｂ
地点の各々について１０回ずつ試験を行つてそれらの平
均を出したものであるが、Ａ地点とＢ地点のそれぞれに
ついての試験結果の間には有意差は認められなかつた。

本発明例における溶接後の引張強度は、一般の冷延板を
用いた比較例に比べても、大差は認められず十分に良好
とすることができる。次に、上記の本発明積層板におけ
る金属板と合成樹脂層と剥離強度を調査した。

剥離試験は、ＪＩＳＫ６８５４に準じＴ型剥離試験を２
０′Ｃで実施した。結果を、第３表に示す。同表には比
較例として、０．２Ｔ１ｒＩｎの冷延板２枚の間にポリ
プロピレンを挾んだ全厚０．８Ｔｍの通常の積層板の前
記剥離強度をも記した。第３表の結果から、本発明積層
板は通常のものをむしろ上廻る良好な剥離強度を有する
ことが分る。

これは、先にも述べたとおり本発明の積層板においては
、２枚の金属板の凸部どうしが点接触の状態にあり、金
属どうしの接触面積小の分だけ接着面積が多く、さらに
金属板に凸部があるため、金属板と樹脂層との間の接触
面積が増大するからである。実施例２ 本発明積層板におけるＨ／ｔ（第３図参照）と成形性の
関係について調査した結果を第６図乃至第８図にＡとし
て示した。

これは、下記条件の本発明積層板を供試し、曲け、絞り
（１００Ｔ！ＵｒＬｆ円箇絞り）および張出し加工（１
００Ｔｍ！ＲＬｆ球頭張出し）の３種類の試験を行つて
、クラックの発生しない限界曲けアール（外側）、限界
絞り比、限界張出し高さを調査し、その調査結果を、縦
軸に上記各値を、横軸にＨ／ｔをそれぞれとつて示した
ものである。同図において横軸としては、積層板の厚み
（Ｔ）そのものも表示した。なおここでは、積層板の厚
み（Ｔ）とＨ／ｔとは、Ｔ＝２×Ｈ／ｔ×ｔ（ここでは
ｔ＝０．２７ｍ）で対応しているが、現実には本発明積
層板の場合表裏金属板の凸部どおしの接触代を必要とす
る関係て積層板の厚み・（Ｔ）は２×Ｈの値より小さく
なる。しかしながら、ここに供試した本発明積層板は、
この接触代を５１１００Ｔｍ！ｎ程度ときわめて僅かな
ものとしたため、ここではこれを無視した。く供試した
本発明積層板〉表裏金属板：０．２ＴＩＵｆ１厚の絞り
用冷延鋼板（ＳＰＣＤ）にエンボス加工で凸条模様を付
与したもの、第３図に示したｔ＝０．２ＴＩ＄Ｔ．．Ｗ
＝２ｗｎ１Ｐ＝５？で、Ｈを種々に変化させたもの。

合成樹脂層：ポリプロピレン 製造方式：プレス機より加熱下で圧着する。

また同図には比較のためＢとして、表裏金属板がエンボ
ス加工しないままの０．２７７０ｆｔ厚の絞り用冷延鋼
板てあること以外は上記と同条件の従来の積層板につい
て同様の試験を行つた結果をも併せて示た。これは前記
Ａと積層板としての厚み（Ｔ）で対応づけて示したもの
である。云う迄もなく第６図に示した限界曲げアールは
その値が小さいほど、また第７図、第８図に示した限界
絞り比および限界張出し高さは何れも値が大きいほど、
成形性がよりすぐれることを示すものてある。

これら第６図乃至第８図に示された試験結果から、本発
明の積層板はＨ／ｔく２．５の範囲では、曲げ、絞り、
張出し加工の何れにおいても、一般の積層板と同レベル
ルの良好な成形性を示すことが明らかである。

以上の説明から明らかなような如く本発明の積層板は、
抵抗溶接が可能であり、しかも層間の剥離強度や剛性の
点でも従来品よりもむしろ優れる利点を有しており、か
つ成形性においても従来品と比較してほとんど遜色ない
性能を得ることができ、大なる効を奏するものと云うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明積層板の基本構造を示す縦断側゛面図、
第２図は同上積層２枚をスポット溶接している状態を示
す正面図、第３図は本発明積層板に用いる金属板の好ま
しい一例を示す斜視図、第４図は本発明積層板を加熱圧
着により製造する場合の説明図、第５図は本発明積層板
の好ましい一例を説明するための平面図、第６図〜第８
図は本発明の（１０）積層板と従来品の成形性を比較し
た結果を示す。 図中、１：本発明積層板、２：金属板、３：合成樹脂層
、４：凸部、５：凸条、６：電極、７：ナゲツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２枚の金属板の間に熱可塑性合成樹脂層を介在して
   なる積層板であつて、前記両金属板はそれぞれ前記合成
   樹脂層側に突出する凸部模様を有し、両金属板の前記凸
   部が合成樹脂層を通して互いに接触していることを特徴
   とする溶接可能な積層板。 ２ 金属板に備わる凸部は、規則的に並列する凸条であ
   つて、かつ両金属板の前記凸条の方向が互いに異なり互
   いの金属板が点接触していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の溶接可能な積層板。