(57)【要約】プラスチック複合材料及び前記複合材料から製造される成形品の再利用を容易にするために、本発明は、熱可塑性フォームのコアと、前記フォームと同じ熱可塑性物質の繊維もしくはストリップからなる複合物から製造される少なくとも1つの補強層とを含んだ、単一種で単一材料の複合材料に関する。本発明はさらに、前記の単一種複合材料の製造法に関し、前記製造法によれば、熱可塑性物質から製造されるフォームを予備形成された補強層に施し、熱を加えることによって互いに、そして前記補強層に溶着させ、このとき複合物が、前記補強層として使用されているフォームと同じ熱可塑性物質から製造される繊維もしくはストリップから製造される布帛、編成布帛、又は不織布の少なくとも2つの層からなる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性フォームのコアと、前記フォームと同じ熱可塑性物質から製造される繊維もしくはストリップからなる複合物から製造される少なくとも1つの補強層とを含む複合材料。
【請求項２】
少なくとも1つの補強層が、前記熱可塑性物質の繊維もしくはストリップの布帛、編成布帛、又は不織布の少なくとも2つの層からなることを特徴とし、前記少なくとも2つの層が、結合剤を全く加えずに熱を加えることによって互いに接合されている、請求項1記載の複合材料。
【請求項３】
前記の繊維もしくはストリップが伸張されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の複合材料。
【請求項４】
前記少なくとも1つの補強層がフォームのコアと一体化するように接合されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項５】
フォームのコアがパーティクルフォームブロックから切断されるフォームであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項６】
フォームのコアが押出フォームフィルム又は複数の押出フォームフィルムの複合物であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項７】
前記熱可塑性フォームと同じ熱可塑性物質から製造される化粧フィルムを少なくとも1つの補強層の外面上に施すことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項８】
前記熱可塑性フォームと同じ熱可塑性物質から製造される押出フィルムを前記補強層と前記化粧フィルムとの間に配置することを特徴とする、請求項7記載の複合材料。
【請求項９】
熱可塑性物質がポリプロピレン又はポリプロピレンコポリマーである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項１０】
熱可塑性物質から製造されるフォームを予備形成された補強層に施し、熱を加えることによって互いに、そして前記補強層に溶着させることを特徴とし、このとき複合物が、前記補強層として使用されているフォームと同じ熱可塑性物質から製造される繊維もしくはストリップの布帛、編成布帛、又は不織布の少なくとも2つの層からなる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合材料の製造法。
【請求項１１】
前記溶着のための必要な熱量が、加熱されたガス状熱媒体によって、あるいは熱の輻射によって供給されることを特徴とする、請求項10記載の製造法。
【請求項１２】
熱媒体が空気又はスチームであることを特徴とする、請求項11記載の製造法。
【請求項１３】
ポリプロピレン又はポリプロピレンコポリマーが前記熱可塑性物質として使用されることを特徴とする、請求項10〜12のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１４】
伸張された繊維もしくはストリップが前記の布帛、編成布帛、又は不織布用に使用されることを特徴とする、請求項10〜13のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１５】
溶着時又は溶着後において複合物を熱成形に付すことを特徴とする、請求項10〜14のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１６】
熱成形を前記熱可塑性物質の融点よりわずかに低い温度で行うことを特徴とする、請求項15記載の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低密度のコアから製造されるプラスチック複合材料に関し、このとき低密度にて製造される前記複合材料及び成形品の機械的特性を改良するために、又は他の表面特性を改良するために、より高い密度の層が前記コアの一方の側もしくは両側に施される。本発明はさらに、前記複合材料の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの複合材料は、多くの異なった組み合わせにて製造されており、フラットパネルや構成ユニット(例えば、自動車のルーフライナーとして)として、ラゲッジブーツ(luggage boots)における挿入物として、ドアインナー・クラッディング(door inner claddings)として、ダッシュボード、ハンドル、もしくはエアバッグカバー用の被覆物として、あるいは建築部門、返送可能パッケージ、もしくは家具工業における構成材料として使用されている。パーティクルフォーム(particle foam)から製造されるコア及び補強層を個々の目的に適合させることにより、化粧面だけでなく、機械的特性、熱的特性、又は化学的特性に対する種々の要求を満たすことが可能になる。
【０００３】
公開特許明細書DE4030478C2は、自動車部品の、あるいは自動車や航空機用のインナーライニングの製造について開示しており、該明細書によれば、熱成形された薄いポリオレフィンフィルムが多孔質ツール(a porous tool)中に配置され、フィルムの背後のスペースにポリオレフィンフォームのパーティクルが充填され、緻密な構造化表面を有する軽量で比較的頑丈な成形品を得るために、高温ガス又はスチームを加えることによってこれらのパーティクルが互いに、そしてフィルムに溶着される。しかしながら、これによって得られる成形品は安定性が良くない。なぜなら、配置されたフィルムは引張強さが低く、成形品の一方の側だけに施されているからである。
【０００４】
DE-A-19619892に開示の複合物が知られており、該明細書によれば、ポリプロピレンパーティクルフォームのコアが発泡ポリプロピレンフィルムの1層又は2層によって補強され、これにより軽量の成形物が得られる。このタイプの複合物は低い剛性を示すにすぎない。なぜなら、フォームフィルムから製造される被覆層の引張強さが低いからである。
【０００５】
DE-A-19544451においては、ポリプロピレンパーティクルフォームから製造されるコアと、ポリプロピレンから製造され、ガラスマットによって強化されている被覆層とからなるサンドイッチ構造物が開示されている。このタイプの複合物は、被覆層がガラス繊維によって強化されているために高い剛性を示す。ガラス繊維がポリプロピレンで取り囲まれているので、表面を加熱し、そして引き続きプレスすることによって被覆層を互いに接合することができる。しかしながら、ガラス繊維が異質であることから、こうした複合物の単純な再使用が阻害される。
【０００６】
DE-A-19819750においては、類似のサンドイッチ構造物が開示されており、該構造物は、ガラス繊維とポリプロピレン繊維から製造される、補強層としてのハイブリッド布帛を含有している。この複合物は、いずれにしても単一種の再利用(a single-sort recycling)ができない。
【０００７】
EP-A-0993937においては、ポリプロピレンパーティクルフォームのコアと、天然繊維から製造される被覆層とからなる複合構造プレートが開示されている。天然繊維が使用されているので、この複合物も単一種の再利用に適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、公知の複合材料のもつ従来からの明らかな欠点を解消し、低密度のコア材料と改良された機械的特性を有する被覆層とからなる軽量の複合物を供給するのを可能にし、そして単一種で単一材料の構造物であるがゆえに単純で且つ徹底的な材料の再利用を可能にするような複合材料及び前記複合材料の製造法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この目的は、熱可塑性フォームのコアと、前記フォームと同じ熱可塑性物質から製造される繊維もしくはストリップからなる複合物から製造される少なくとも1つの補強層とを含む複合物によって達成される。
【００１０】
少なくとも1つの補強層が、熱可塑性物質の繊維もしくはストリップから製造される布帛、編成布帛、又は不織布の少なくとも2つの層からなり、前記少なくとも2つの層が、結合剤を全く加えずに熱処理によって互いに接合されているのが好ましい。
【００１１】
機械的特性が改良されるので、繊維もしくはストリップを伸張すれば特に有利である。
少なくとも1つの補強層がフォームのコアと一体化するように接合されるのが好ましく、特に、熱処理のみによって、あるいは熱と圧力との組み合わせ作用によって接合されるのが好ましい。
【００１２】
コアのための好ましい物質は切断されたフォームであり、これはパーティクルフォームブロックから製造され、極めて低い密度を有するように製造することができ、その結果、非常に軽量かつ剛性の複合物が得られる。フォームのコアは、押出フォームフィルムであっても、あるいは複数の押出フォームフィルムの複合物であってもよく、これは切断されたパーティクルフォームと比較してより高い密度を示す。より厚い材料を得るために、フォームフィルムの幾つかの層で互いを被覆することも可能である。
【００１３】
フォームと同じ熱可塑性物質から製造される化粧フィルムを、少なくとも1つの補強層の外面上に施すことができるのが有利である。さらに、フォームと同じ熱可塑性物質から製造される押出フィルムを、補強層と化粧フィルムとの間に配置することができる。
【００１４】
熱可塑性物質は、ポリプロピレン、あるいはポリプロピレンと熱可塑性物質(好ましくは熱可塑性オレフィン)の１種以上のモノマーとのコポリマーであるのが好ましい。
複合材料を製造するための本発明の方法においては、熱可塑性物質から製造されるフォームを予備形成された補強層に施し、熱を加えることによって互いに、そして前記補強層に溶着させ、このとき複合物が、補強層として使用されているフォームと同じ熱可塑性物質から製造される繊維もしくはストリップから製造される布帛、編成布帛、又は不織布の少なくとも2つの層からなる。
【００１５】
プラスチックストリップは、押出フィルムから約0.5mm〜約5mmの幅で切断される。プラスチックストリップから製造される布帛もしくは編成布帛を使用するのが好ましいけれども、不織布〔例えば、スレッドレイヤー(thread layers)の縫製ウェブやマリモ(Malimo)(商標)ウェブなど〕を使用することもできる。
【００１６】
フォームに対し、並びに好ましくは伸張された繊維もしくはストリップに対し、ポリプロピレン又は他の熱可塑性樹脂(好ましくはオレフィン系モノマー)とのポリプロピレンコポリマーを前記熱可塑性物質として使用するのが好ましい。
【００１７】
補強層用に使用されるプラスチック繊維もしくは小さなプラスチックストリップから製造される布帛又は編成布帛の複数層から製造される複合物を、いかなる結合剤も加えることなく、高圧下にてフィルム又はプレートに熱的に接合させる。使用するプラスチック繊維又は小さなプラスチックストリップを製織や編成の前に伸張すれば(これによってポリマー鎖が延伸方向に整列する)、補強層に対して特に高い剛性と引張強さが付与される。その後の集成手順時(この手順時に、布帛又は編成布帛の複数の層が、プラスチック物質の軟化温度よりわずかに低い温度に加熱され、次いでローラー又はプレート間で高圧にてプレスされる)において、熱処理中に、伸張された繊維もしくはストリップが断面全体にわたってある温度に加熱されないように、その影響で収縮を起こさないように、そして延伸によって付与された特性を失わないように温度制御を行うのが好ましい。布帛、編成布帛、又は不織布のそれぞれの層の数と厚さを変えることによって、補強層の厚さは薄いフィルムからより厚いプレートまで変わってよく、完結した複合物に対する個々の要件に適合させることができる。
【００１８】
フォームのコアと補強層との間の接合は、結合させようとする部分の一方もしくは両方の表面を加熱し、引き続きプレスすることによって行うのが好ましい。フォームのコアと補強層との溶着に必要な熱量は、加熱されたガス状熱媒体によって、あるいは熱の輻射によって(例えば、高温ガス、過熱蒸気、赤外線、又は火炎処理によって)供給するのが好ましい。絶対に必要というわけではないが、ヒートシールを改良するために、フォームと同じ熱可塑性物質から製造されるフィルムを、例えば押出フィルムの形態にて、フォームのコアと補強層との間に配置することもできる。
【００１９】
フォームのコアと補強層との間の接合は直接的な熱溶着によって行うのが好ましいけれども、例えばポリオレフィンホットメルト接着剤によって接合を行うこともでき、このときフォームと同じ熱可塑性物質が前記ポリオレフィンとして使用される。
【００２０】
複合物は、溶着時または溶着後において、所望する成形体に対応した三次元形態にて熱成形に付すのが好ましい。少なくとも1つの予備形成された補強層を加熱可能な形態にて配置し、補強層の背後のフォームキャビティにパーティクルフォームを裏込めするのが好ましく、この後に熱成形をそれ自体公知の仕方で行う。さらに、フォームと同じ熱可塑性物質から製造される化粧フィルムを少なくとも1つの補強層の外面に施すことができ、そして所望により、単純で且つ再利用する上で原価効率の良い完全に単一種の複合物を得るために、又は前記複合物から製造される成形体を得るために、補強層と化粧フィルムとの間に、追加の押出フィルムもしくは押出フォームフィルム(これもフォームと同じ熱可塑性物質から製造される)を配置することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施態様によれば、厚さが5mm〜30mmの押出ポリプロピレンパーティクルフォームから製造される切断フォームプレートから製造される複合物〔ファウォセル(Fawocel)(商標)の商品名で市販されている〕、及び厚さが0.1mm〜3mmの小さな伸張ポリプロピレンストリップから製造される熱プレス布帛から製造されるフィルムもしくはプレートの形態の2つの補強層〔カーブ(Curv)(登録商標)の商品名で市販されている〕が前述のように製造される。
【００２２】
本発明の複合材料は、シートとして製造することができ、車両の構造物や車体用として、また包装工業や家具工業において使用することができ、あるいは熱成形によって三次元成形体に製造することができ、多くの異なった態様で使用することができる。例えば、熱可塑性ポリオレフィンフィルムの形態のさらなる化粧フィルムを一方もしくは両方の補強層に施し、押出フォームフィルムをTPOフィルムの下にさらに配置すれば、本複合物は、ソフトな感触と魅力的なデザインをもつ軟質表面が組み合わさった剛性構造物となり、そしてそれにもかかわらず、単一種で単一材料の複合物として、実質的に完全に再利用することができる。この点は、特に自動車工業においては、耐用年数を経た車両の解体又は再利用に関して極めて興味深い経済的局面をもたらす。
【国際公開パンフレット】
2005505450.tif 000002
2005505450.tif 000003
2005505450.tif 000004
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2005505450.tif 000008
2005505450.tif 000009
2005505450.tif 000010
2005505450.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月19日(2003.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性フォームのコアと、前記フォームと同じ熱可塑性物質から製造される繊維もしくはストリップからなる複合物から製造される少なくとも1つの補強層とを含む複合材料であって、少なくとも1つの補強層が、前記熱可塑性物質の繊維もしくはストリップの布帛、編成布帛、又は不織布の少なくとも2つの層からなることを特徴とし、前記少なくとも2つの層が、結合剤を全く加えずに熱を加えることによって互いに接合され、そして前記の繊維もしくはストリップが伸張されることを特徴とする前記複合材料。
【請求項２】
前記少なくとも1つの補強層がフォームのコアと一体化するように接合されることを特徴とする、請求項1記載の複合材料。
【請求項３】
フォームのコアがパーティクルフォームブロックから切断されるフォームであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の複合材料。
【請求項４】
フォームのコアが押出フォームフィルム又は複数の押出フォームフィルムの複合物であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項５】
前記熱可塑性フォームと同じ熱可塑性物質から製造される化粧フィルムを少なくとも1つの補強層の外面上に施すことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項６】
前記熱可塑性フォームと同じ熱可塑性物質から製造される押出フィルムを前記補強層と前記化粧フィルムとの間に配置することを特徴とする、請求項5記載の複合材料。
【請求項７】
熱可塑性物質がポリプロピレン又はポリプロピレンコポリマーである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項８】
熱可塑性物質から製造されるフォームを予備形成された補強層に施し、熱を加えることによって互いに、そして前記補強層に溶着させることを特徴とし、ここで、複合物が、前記補強層として使用されているフォームと同じ熱可塑性物質から製造される伸張された繊維もしくはストリップの布帛、編成布帛、又は不織布の少なくとも2つの層からなる、請求項1又は2に記載の複合材料の製造法。
【請求項９】
前記溶着のための必要な熱量が、加熱されたガス状熱媒体によって、あるいは熱の輻射によって供給されることを特徴とする、請求項8記載の製造法。
【請求項１０】
熱媒体が空気又はスチームであることを特徴とする、請求項9記載の製造法。
【請求項１１】
ポリプロピレン又はポリプロピレンコポリマーが前記熱可塑性物質として使用されることを特徴とする、請求項8〜10のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１２】
溶着時又は溶着後において複合物を熱成形に付すことを特徴とする、請求項8〜11のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１３】
熱成形を前記熱可塑性物質の融点よりわずかに低い温度で行うことを特徴とする、請求項12記載の製造法。
【国際調査報告】
2005505450.tif 000012
2005505450.tif 000013
2005505450.tif 000014
2005505450.tif 000015
2005505450.tif 000016
2005505450.tif 000017