樹脂構造體以及使用該樹脂構造體的電動吸塵器的製作方法
2023-10-19 12:34:02
本發明涉及一種包括纖維強化樹脂層疊片材和樹脂支承構件的樹脂構造體以及使用該樹脂構造體的電動吸塵器。
背景技術：
以往已知一種將多片碳纖維、芳綸纖維等強化纖維織物進行層疊而得到的殼體(例如參照專利文獻1)。
下面，使用圖8說明專利文獻1所記載的殼體的結構。
圖8是表示以往的殼體的結構的外觀立體圖。
如圖8所示，以往的殼體包括第一層1a和第二層2a。第一層1a由FRP(Fiber Reinforced Plastics：纖維增強塑料)構成，該FRP是對將樹脂含浸於碳纖維織物或沿一個方向排列成片狀的連續碳纖維中而得到的材料進行衝壓成型所得到的。第二層2a是通過對樹脂或包含加強用短纖維的樹脂進行注射成型或傳遞成型而形成的。然後，將第一層1a與第二層2a通過粘接劑或粘接帶粘貼在一起而構成了殼體。
然而，上述的殼體的結構存在以下問題：在由將碳纖維等作為加強材料的FRP形成的第一層1a與由樹脂等形成的第二層2a之間容易發生層間剝離。另外，由於使用碳纖維等昂貴的材料，因此還存在成本高的問題。
專利文獻1：日本特開平9-46082號公報
技術實現要素：
本發明提供一種不易發生層間剝離且成本低廉的樹脂構造體以及使用該樹脂構造體的電動吸塵器。
也就是說，本發明的樹脂構造體包括纖維強化樹脂層疊片材和樹脂支承構件，該纖維強化樹脂層疊片材由聚烯烴系樹脂形成，該樹脂支承構件由與纖維強化樹脂層疊片材的親和性高的樹脂形成。
根據該結構，由對於纖維強化樹脂層疊片材的聚烯烴系樹脂而言親和性高的樹脂形成樹脂支承構件。由此，能夠抑制樹脂支承構件與纖維強化樹脂層疊片材的接合部處的層間剝離。其結果，能夠實現廉價且可靠性優異的樹脂構造體。
另外，本發明的電動吸塵器構成為在電動吸塵器主體的整體或局部使用上述樹脂構造體。由此，能夠實現電動吸塵器的輕量化和低成本化。
附圖說明
圖1是本發明的實施方式的電動吸塵器的外觀立體圖。
圖2是從上方觀察該電動吸塵器的吸塵器主體而得到的外觀立體圖。
圖3是該電動吸塵器的吸塵器主體的中央截面圖。
圖4是從裡側觀察該電動吸塵器的防塵蓋而得到的外觀立體圖。
圖5是圖4的5-5線截面圖。
圖6是表示該電動吸塵器的防塵蓋所使用的纖維強化樹脂層疊片材的層疊結構的截面圖。
圖7是從B方向觀察表示該電動吸塵器的防塵蓋的圖5而得到的局部放大平面圖。
圖8是表示以往的殼體的結構的外觀立體圖。
具體實施方式
以下，參照附圖說明本發明的實施方式。此外，本發明並不限定於該實施方式。
(實施方式)
下面，使用圖1至圖3說明本發明的實施方式的樹脂構造體以及使用該樹脂構造體的電動吸塵器的結構和動作。此外，當然並不特別限定於電動吸塵器。
圖1是本發明的實施方式的電動吸塵器的外觀立體圖。圖2是從上方觀察該電動吸塵器的吸塵器主體而得到的外觀立體圖。圖3是該電動吸塵器的吸塵器主體的中央截面圖。
如圖1所示，本實施方式的電動吸塵器至少由吸塵器主體1、抽吸器具2、延長管3以及軟管4等構成。而且，吸塵器主體1的整體或局部由後述的樹脂構造體構成。抽吸器具2用於抽吸例如地板等被清掃面的灰塵。延長管3的一端與抽吸器具2連接，另一端與軟管4連接。軟管4的一端與延長管3連接，另一端與吸塵器主體1連接。此外，當然抽吸器具2、延長管3也可以使用後述的樹脂構造體構成。
另外，如圖2和圖3所示，吸塵器主體1至少由主體下身5、前車輪6、後車輪7、前罩8、把手9、主體上身10、機體蓋板11以及防塵蓋13等構成。主體下身5形成吸塵器主體1的外廓下表面。前車輪6旋轉自如地嵌合配置於主體下身5。同樣地，在主體下身5構成左右一對後車輪7，後車輪7能夠沿前後方向旋轉地嵌合配置於主體下身5。前罩8被卡定於主體下身5，用於保持軟管4的另一端。把手9被卡定於前罩8，供用戶拿著移動。主體上身10形成吸塵器主體1的外廓上表面和後面，機體蓋板11覆蓋主體上身10的局部並進行裝飾。防塵蓋13可轉動地嵌合於主體上身10，防止集塵部12的空氣洩漏。而且，作為本實施方式的技術點的樹脂構造體例如在機體蓋板11、防塵蓋13等吸塵器主體1的至少一部分中被採用。
下面，以防塵蓋13為例，使用圖4和圖5說明本實施方式的樹脂構造體。
圖4是從裡側觀察該電動吸塵器的防塵蓋而得到的外觀立體圖。圖5是圖4的5-5線截面圖。
構成防塵蓋13的樹脂構造體14是將纖維強化樹脂層疊片材15與樹脂支承構件16一體成型而構成的。纖維強化樹脂層疊片材15是以例如聚烯烴系樹脂為基本材料而層疊形成的。樹脂支承構件16通常構成被稱為肋、凸臺等的構件，例如由聚烯烴系的樹脂形成。而且，樹脂構造體14形成吸塵器主體1的外廓等的殼體。此外，上述聚烯烴系的樹脂支承構件16具體是指聚丙烯樹脂。
接著，使用圖6說明圖4和圖5所示的防塵蓋13所使用的纖維強化樹脂層疊片材15的具體的層疊結構。
圖6是表示該電動吸塵器的防塵蓋所使用的纖維強化樹脂層疊片材的層疊結構的截面圖。
如圖6所示，纖維強化樹脂層疊片材15由纖維強化層23與覆蓋層24的層疊結構形成。纖維強化層23由中核層17、織物層18a、18b、粘接層19a、19b、19c等構成。覆蓋層24由透明層20、著色層21、透明的保護層22等構成。
具體地說，纖維強化樹脂層疊片材15的纖維強化層23是介由粘接層19a和粘接層19b將織物層18a和織物層18b粘貼在中核層17的兩個表面上而構成的。
纖維強化層23的中核層17由例如以聚丙烯為主要成分的樹脂構成，被層疊為片狀或膜狀。此外，優選的是，中核層17使用例如非發泡聚丙烯系片材。原因在於，非發泡聚丙烯系片材在衝壓成型時，被層疊的各層不易變形。還因為，非發泡聚丙烯系片材能夠通過真空成型、利用熱變形的彎曲加工成型等容易地成型。
纖維強化層23的織物層18a和織物層18b例如由芯鞘複合纖維的線構成，其中，芯成分為聚丙烯樹脂，鞘成分由熔點比芯成分低的聚烯烴系樹脂形成。通過使鞘成分為低熔點的聚烯烴系樹脂成分，來使加熱粘接變得容易。此外，織物層18a和織物層18b的織物也可以是平紋組織、斜紋組織(斜織)、緞紋組織及其它變化組織等任意組織的織物。
另外，纖維強化層23的粘接層19a、19b、19c例如由透明的熱熔接聚烯烴繫膜構成。由此，能夠進行中核層17與織物層18a及織物層18b之間的加熱加壓粘接。其結果，能夠容易地進行纖維強化層23的層疊一體化。
而且，上述纖維強化樹脂層疊片材15在纖維強化層23的一個表層介由粘接層19c一體地形成覆蓋層24。
此時，優選的是，覆蓋層24例如由透明的聚烯烴系樹脂片材構成。也就是說，優選的是，覆蓋層24具有能夠從外部透過覆蓋層24看到織物層18a的程度的透明性。能夠從外部看到織物層18a，由此纖維強化樹脂層疊片材15表現出高強度。並且，能夠高度地保持纖維強化樹脂層疊片材15的美裝狀態。
具體地說，覆蓋層24是將著色層21、聚丙烯系樹脂片材的透明層20以及聚丙烯系樹脂片材的保護層22層疊而構成的。通過將薄的著色層21置入保護層22與透明層20之間，能夠使白色的纖維強化層23的織物層18a看起來有染過色的感覺。
也就是說，關於本實施方式的纖維強化樹脂層疊片材15，首先介由粘接層19a、19b將織物層18a、18b粘貼在纖維強化層23的中核層17的兩個表面上而一體化。由此，形成纖維強化層23。
接著，將形成覆蓋層24的透明層20、著色層21以及保護層22介由粘接層19c層疊在纖維強化層23的織物層18a的表面並一體化。由此，形成纖維強化樹脂層疊片材15。
此外，也可以預先將透明層20、著色層21以及保護層22層疊並一體化來作為覆蓋層24。在該情況下，將一體化後的覆蓋層24介由粘接層19c層疊於纖維強化層23並一體化。由此，形成纖維強化樹脂層疊片材15。
如以上那樣形成本實施方式的纖維強化樹脂層疊片材15。
下面，說明使用上述纖維強化樹脂層疊片材形成防塵蓋的具體的方法。
首先，作為第一步，對層疊並一體化所得到的纖維強化樹脂層疊片材15進行衝切加工，來去掉不需要的部分。
接著，作為第二步，通過例如熱轉印機與產品外廓(在該情況下，是防塵蓋)的三維形狀相應地對衝切加工後的纖維強化樹脂層疊片材15進行加壓彎曲加工。
接著，作為第三步，通過例如嵌入注射成型將發揮作為防塵蓋13的功能所需要的肋、凸臺等樹脂支承構件16一體成型於彎曲加工成防塵蓋的形狀的纖維強化樹脂層疊片材15，來形成樹脂構造體14。由此，能夠形成將通常用粘接劑難以粘接的由聚烯烴系樹脂形成的纖維強化樹脂層疊片材15與樹脂支承構件16牢固地連接而成的樹脂構造體14。
此外，由聚烯烴系樹脂形成的纖維強化樹脂層疊片材15對彎折、拉伸、衝擊等的耐力較強。因此，與以往的ABS樹脂((Acrylonitrile Butadiene Styrene：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)共聚合成樹脂)等相比，通過厚度較薄的纖維強化樹脂層疊片材15能夠獲得同等以上的性能。另外，一般地，聚烯烴系樹脂的比重輕。因此，與由碳纖維、玻璃纖維形成纖維強化樹脂層疊片材的情況相比，能夠實現輕量化。並且，聚烯烴系樹脂在成本方面也便宜。其結果，能夠以更高的生產性且低成本來得到纖維強化樹脂層疊片材15。
另外，纖維強化樹脂層疊片材15如上述那樣具備透明的覆蓋層24。由此，能夠在纖維強化樹脂層疊片材15的表面產生光澤感，並且能夠防止表面損傷。同時，能夠使纖維強化樹脂層疊片材15的基底的織物層18a看起來是立體的且具有深度。其結果，能夠使纖維強化樹脂層疊片材15看起來更美觀並且賦予高檔的感覺。並且，通過設置在保護層22與透明層20的中間的著色層21，能夠使白色的織物層18a看起來像是染過色。其結果，纖維強化樹脂層疊片材15的顯色變得更容易。
另外，本實施方式的樹脂構造體14是通過嵌入注射成型將聚烯烴系的纖維強化樹脂層疊片材15與由聚丙烯樹脂形成的聚烯烴系的樹脂支承構件16一體成型而形成的。也就是說，樹脂構造體14的纖維強化樹脂層疊片材15和樹脂支承構件16均由包含聚烯烴系的同系列的材料的樹脂構成。因此，纖維強化樹脂層疊片材15與樹脂支承構件16的接合部由於同系列的聚烯烴系的材料而具有親和性。其結果，能夠更可靠地抑制纖維強化樹脂層疊片材15與樹脂支承構件16的接合部的層間剝離。另外，纖維強化樹脂層疊片材15的疊層間的各層的粘接也由於由聚烯烴系樹脂構成而具有親和性，因此也能夠更可靠地抑制纖維強化樹脂層疊片材15的疊層間的各層的層間剝離。其結果，能夠實現廉價、輕量且抗彎曲的物理強度(機械強度)高的纖維強化樹脂層疊片材15。
並且，本實施方式的電動吸塵器將樹脂構造體14構成為至少應用於殼體(在本實施方式中，為吸塵器主體1)的一部分。由此，能夠實現電動吸塵器的輕量化和低成本化。
下面，參照圖6並使用圖7說明纖維強化樹脂層疊片材15與樹脂支承構件16的接合部的詳細結構。
圖7是從B方向觀察表示該電動吸塵器的防塵蓋的圖5而得到的局部放大平面圖。
如圖7所示，本實施方式的樹脂構造體14是將聚烯烴系的樹脂支承構件16一體成型於纖維強化樹脂層疊片材15的織物層18b的纖維編入部25而形成的。此時，使具有親和性的樹脂支承構件16的聚烯烴系的樹脂熔融並進入織物層18b的表面的纖維編入部25。由此，能夠使纖維強化樹脂層疊片材15的織物層18b與樹脂支承構件16不易剝離。此外，以下將上述現象稱為固著效果。
此時，也可以有意地使纖維強化樹脂層疊片材15的織物層18b的表層(接合面)粗糙而設置細小的凹凸部26。由此，能夠進一步提高固著效果從而將纖維強化樹脂層疊片材15與樹脂支承構件16牢固地連接。
另外，本實施方式的樹脂構造體14也可以如圖5和圖6所示那樣在樹脂支承構件16的根部(與纖維強化樹脂層疊片材15接合的接合部側)設置例如在截面圖中為T字形的擴展部27。由此，能夠擴大纖維強化樹脂層疊片材15與樹脂支承構件16的緊密接合面積來提高熔接強度。在此，擴展部27的形狀如果是能夠擴大緊密接合面積的形狀，則也可以是上述以外的例如L字形等任意的形狀。
如以上說明的那樣，本發明的樹脂構造體可以包括：纖維強化樹脂層疊片材，其由聚烯烴系樹脂形成；以及樹脂支承構件，其由與纖維強化樹脂層疊片材的親和性高的樹脂形成。
根據該結構，由對於纖維強化樹脂層疊片材的聚烯烴系樹脂而言親和性高的樹脂形成樹脂支承構件。由此，能夠抑制樹脂支承構件與纖維強化樹脂層疊片材的接合部處的層間剝離。其結果，能夠實現廉價且可靠性優異的樹脂構造體。
另外，關於本發明的樹脂構造體，也可以由聚烯烴系樹脂形成樹脂支承構件。
根據該結構，纖維強化樹脂層疊片材和樹脂支承構件均由包含聚烯烴系的同系列的材料的樹脂構成。因此，纖維強化樹脂層疊片材與樹脂支承構件的接合部具有親和性。由此，能夠抑制纖維強化樹脂層疊片材與樹脂支承構件的層間剝離。其結果，能夠實現廉價且輕量、提高了抗彎曲的物理強度的可靠性優異的樹脂構造體。
另外，本發明的樹脂構造體也可以是通過包含嵌入成型的一體成型加工方法將樹脂支承構件熔接於纖維強化樹脂層疊片材而形成的。
由此，能夠將纖維強化樹脂層疊片材與樹脂支承構件通過具有親和性的材料來更牢固地熔接，從而能夠抑制層間剝離。其結果，能夠實現廉價且輕量、提高了抗彎曲的物理強度的有立體感的美觀的樹脂構造體。
另外，本發明的樹脂構造體也可以是，在樹脂支承構件的端面具有擴展部，通過將擴展部與纖維強化樹脂層疊片材熔接而形成。
由此，能夠擴大纖維強化樹脂層疊片材與樹脂支承構件的緊密接合面積來提高熔接強度。其結果，能夠實現不易產生層間剝離的具有堅固的外廓的樹脂構造體。
另外，本發明的樹脂構造體也可以構成為使在樹脂支承構件的一體成型時熔解的樹脂進入纖維強化樹脂層疊片材的織物層表面的編入部。
由此，能夠進一步提高纖維強化樹脂層疊片材與樹脂支承構件的熔接強度。其結果，能夠實現更難產生層間剝離的具有堅固的外廓的樹脂構造體。
另外，本發明的樹脂構造體也可以在纖維編入部的表面設置有凹凸部。
由此，能夠進一步提高纖維強化樹脂層疊片材與樹脂支承構件的熔接強度。
另外，本發明的電動吸塵器也可以構成為在電動吸塵器主體的整體或局部使用上述樹脂構造體。
由此，能夠實現具有廉價且輕量的電動吸塵器主體的電動吸塵器。
產業上的可利用性
本發明的樹脂構造體在產品等的殼體中使用聚烯烴系的纖維強化樹脂層疊片材。因此，不需要使用昂貴的碳纖維、芳綸纖維等材料。由此，能夠提供廉價且薄型、耐衝擊性強的產品。其結果，能夠有效利用於被期望殼體薄、輕量化的電動吸塵器等電氣設備、構造物等。
附圖標記說明
1：吸塵器主體；1a：第一層；2：抽吸器具；2a：第二層；3：延長管；4：軟管；5：主體下身；6：前車輪；7：後車輪；8：前罩；9：把手；10：主體上身；11：機體蓋板；12：集塵部；13：防塵蓋；14：樹脂構造體；15：纖維強化樹脂層疊片材；16：樹脂支承構件；17：中核層；18a、18b：織物層；19a、19b、19c：粘接層；20：透明層；21：著色層；22：保護層；23：纖維強化層；24：覆蓋層；25：纖維編入部；26：凹凸部；27：擴展部。