(57)【要約】  層状物品の形成方法は、基板シートを熱成形して造形基板とし、この造形基板は造形基板を通して真空を引くのに十分なボイド率を有する繊維強化プラスチック材料であり、造形基板を通して真空を引き、フィルム層を造形基板の表面に引きつけて層状物品を形成する工程を含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板シートを熱成形して造形基板とし、この造形基板は造形基板を通して真空を引くのに十分なボイド率を有する繊維強化プラスチック材料であり、
造形基板を通して真空を引き、
フィルム層を造形基板の表面に引きつけて層状物品を形成する
工程を含む層状物品の形成方法。
【請求項２】
フィルム層がさらに適合性層を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ボイド率が造形基板の全体積に基づいて約５体積％以上である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
ボイド率が約１０体積％〜約５０体積％である、請求項３記載の方法。
【請求項５】
ボイド率が約２５体積％〜約５０体積％である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
繊維の直径が約６μｍ〜約２５μｍで、長さが約２ｍｍ〜約７５ｍｍである、請求項１記載の方法。
【請求項７】
造形基板が有孔性である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
造形基板が連続気泡型繊維強化プラスチック材料である、請求項１記載の方法。
【請求項９】
基板シートが、基板シートの全重量に基づいて、約２５重量％〜約７５重量％のプラスチック材料及び約２５重量％〜約７５重量％の繊維を含有する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
基板シートが、約３５重量％〜約６５重量％のプラスチック材料及び約３５重量％〜約６５重量％の繊維を含有する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
プラスチック材料がポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、ポリアミド、及びこれらの１種以上を含有する組合せよりなる群から選ばれる、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
プラグアシストを用いるメンブランアシスト真空／圧力成形法で基板シートを熱成形する、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
さらに、造形基板とフィルム層との間にタイ層を配置する工程を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
基板シートを熱成形する工程が、繊維の拡大を可能にするのに十分な温度に基板を加熱する工程を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
前記温度が約４５０°Ｆ（約２３２℃）〜約７００°Ｆ（約３７１℃）である、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
基板シートがさらに基板シートの表面上に配置された不織スクリムを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
基板シートを基板シート内の繊維の拡大を可能にするのに十分な温度に加熱し、
基板シートをメンブランアシスト圧力ボックスに当接し、
基板シートを金型に押しつけて造形基板を形成し、
フィルム層を加熱し、
フィルム層を造形基板に隣接して配置し、
造形基板を通して真空を引き、
フィルム層を造形基板に引きつけて層状物品を形成する
工程を含む層状物品の形成方法。
【請求項１８】
造形基板が造形基板の全体積に基づいて約５体積％以上のボイド率を有する繊維強化プラスチック材料である、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
ボイド率が約１０体積％〜約５０体積％である、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
さらに、造形基板とフィルム層との間にタイ層を配置する工程を含む、請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層状物品の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板及び美観表面層からなる美観複合構造について、市場経済の観点からは、多くの場合基板に熱硬化性樹脂系を用いるのが好ましい。熱硬化性材料の選択を支持する要因として原料及び工具のコストが低いことがしばしば挙げられる。しかし、熱硬化性材料を使用すると、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の放出が起こり、一般にサイクル時間が長くなる。
【０００３】
例えば、美観部品を生成するのによく用いられているアプローチとして２工程法があり、通常の熱成形法により熱可塑性表面層を形成し、熱硬化性材料をこの表面層の後ろ側に射出もしくはスプレーし、その場で硬化して、強化された下層と熱可塑性表面層とを有する２層構造を生成する。強化された下層を生成するのに、多数の熱硬化性樹脂系及び方法が用いられている。例えば、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）スプレーアップ、樹脂トランスファー成形、真空インフュージョン及び種々の現場での強化発泡技術がある。
【特許文献１】米国特許第３９３８７８２号明細書
【特許文献２】米国特許第３９４７３１５号明細書
【特許文献３】米国特許第４１６６０９０号明細書
【特許文献４】米国特許第４２５７７５４号明細書
【特許文献５】米国特許第５００１０００号明細書
【特許文献６】米国特許第５２１５６２７号明細書
【特許文献７】米国特許第５６０１６７９号明細書
【特許文献８】米国特許第６１３６４４１号明細書
【特許文献９】米国特許第６６８９４７４号明細書
【非特許文献１】Ｇｅｒａｌｄ  Ｌ．  Ｓｔｅｅｌｅ，  ”Ｔｈｅｒｍｏｆｏｒｍｉｎｇ  Ｔｏｏｌｉｎｇ，”  ＤｕＢｏｉｓ  ａｎｄ  Ｐｒｉｂｂｌｅ’ｓ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｍｏｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，  Ｆｉｆｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，  Ｃｈａｐｔｅｒ  ９，  ｐｐ．  ４６９−４９８
【非特許文献２】Ｂｒｉｓｔｅｒ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”ＺＥＲＯ  ＶＯＣ  ＳＯＬＬＸ  ＦＩＬＭ  ＦＯＲ  ＷＥＡＴＨＥＲＡＢＬＥ，  ＨＩＧＨ−ＧＬＯＳＳ，  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＡＮＤ  ＳＣＲＡＴＣＨ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＴ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ，”  Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ  ａｔ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ，  Ｈｉｇｈ−Ｓｏｌｉｄｓ  ａｎｄ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，  Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ６−８，  ２００２，  Ｎｅｗ  Ｏｒｌｅａｎｓ，  ＬＡ，  ＵＳＡ，  ｐｐ．２６１−２７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱硬化工程を用いる現行の方法と比較して、ＶＯＣの放出が少なく、サイクル時間が短い、層状物品の形成方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態の、層状物品の形成方法は、基板シートを熱成形して造形基板とし、この造形基板は造形基板を通して真空を引くのに十分なボイド率を有する繊維強化プラスチック材料であり、造形基板を通して真空を引き、フィルム層を造形基板の表面に引きつけて層状物品を形成する工程を含む。
【０００６】
本発明の別の実施形態の、層状物品の形成方法は、基板シートを基板シート内の繊維の拡大を可能にするのに十分な温度に加熱し、基板シートをメンブランアシスト圧力ボックスに当接し、基板シートを金型に押しつけて造形基板を形成し、フィルム層を加熱し、フィルム層を造形基板に隣接して配置し、造形基板を通して真空を引き、フィルム層を造形基板に引きつけて層状物品を形成する工程を含む。
【０００７】
上述したまた他の特徴は、以下の詳細な説明、図面及び特許請求の範囲から、当業者には適切に理解できるはずである。
【０００８】
なお、図面は本発明の種々の実施形態を示し、同じ部材は同一符号で示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、連続気泡構造の基板を有するプラスチック層状物品を製造する方法を提供する。なお、本明細書で用いる用語「連続気泡」は通常の意味を持ち、気泡（セル）が隣接する気泡と流体連通関係にあり、片側表面から反対側表面まで基板を通しての流体連通が確立されていることを示す。用語「熱成形」とその派生語は、普通の意味をもち、シートを加熱し、成形して所望の形状にする方法を包括的に記述するものとして用いている。熱成形方法及び装置は、ＤｕＢｏｉｓ  ａｎｄ  Ｐｒｉｂｂｌｅ’ｓ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｍｏｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，  Ｆｉｆｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，  １９９５，  ｐｐ．  ４６９−４９８に詳述されている。
【００１０】
用語「層」は、便宜的に使用するもので、不規則な形状の材料並びにシートやフィルムも含む。またここで用いる用語「第１」、「第２」などは順序、量、重要性を意味せず、ある要素と他の要素とを区別するために使用している。また、単数表現は数量を限定するものではなく、言及する項目が少なくとも１つ存在することを示す。さらに、ここに開示した範囲はすべて上下限点を包含し、また相互に組合せ可能である。（例えば、「約２５重量％以下、好ましくは約５重量％〜約２０重量％、より好ましくは約１０重量％〜約１５重量％」の範囲は、上下限点を包含し、また範囲内のあらゆる中間値、例えば約５重量％〜約２５重量％、約５重量％〜約１５重量％などを包含する。）
本発明の方法は、熱成形可能なフィルム層を連続気泡型繊維強化熱成形性基板上に配置した層状物品を製造するのに特に有効である。フィルム層は、基板のための表面層として機能し、熱成形性かつ基板と適合性であるように選択される。一実施形態では、フィルム層は美観層である。種々の実施形態で、フィルム層は複数の層を含むことができ、例えばフィルム層は表面層と適合性層を含む。なお、用語「フィルム層」は本明細書において便宜的に使用するもので、フィルム層が単一層である実施形態にも、フィルム層が複数層を含む実施形態にも言及する。さらに、フィルム層に関して列記する材料は、適合性層に用いるのと同じ材料とすることができる。フィルム層が追加の層、例えば適合性層を含む場合、その追加の層はフィルム層を構成するあらゆる他の層、基板及び適合性層に隣接するあらゆる他の層と適合性であると理解すべきである。
【００１１】
さらに、基板及びフィルム層は、互いに適合性である同一又は異なるプラスチック材料を含有することができる。ここで用いる用語「適合性」は、２つの層が接合でき、互いに悪影響しないことを意味する。プラスチック材料は、熱可塑性材料、熱硬化性材料及びこれらのプラスチック材料の１種以上を含有する組合せを含む。熱可塑性材料の例には、ポリプロピレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエステル、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリーレンエーテルなど、並びにこれらの熱可塑性材料の１種以上を含有する組合せ、例えばＰＣ／ＰＥＴブレンドがある。適当な熱可塑性ポリエステルには、例えば、ポリ（アルキレンジカルボキシレート）、具体的には、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（１，４−ブチレンテレフタレート）（ＰＢＴ）、ポリ（トリメチレンテレフタレート）（ＰＴＴ）、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）、ポリ（ブチレンナフタレート）（ＰＢＮ）、ポリ（シクロヘキサンジメタノールテレフタレート）、ポリ（シクロヘキサンジメタノール−コ−エチレンテレフタレート）（ＰＥＴＡ）、及びポリ（１，４−シクロヘキサンジメチル−１，４−シクロヘキサンジカルボキシレート）（ＰＣＣＤ）；ポリ（アルキレンアレーンジオエート）、並びにこれらのポリエステルの１種以上を含有する組合せがある。
【００１２】
一実施形態では、基板及びフィルム層はそれぞれポリカーボネートを含有する。直鎖状又は分岐状芳香族ポリカーボネートを使用できる。一実施形態では、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（「ビスフェノールＡ」）、ビス（２−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、フルオレノンビスフェノール、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，６−ジヒドロキシナフタレン、ビス（３，５−ジエチル−４−ヒドロキシフェニル）スルホン、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、スピロビインダンビスフェノールなどの１種以上から誘導された単位を含有するポリカーボネートを使用することができる。
【００１３】
熱硬化性材料の例には、エポキシ、フェノール系、アルキッド、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタン、無機充填剤入りシリコーン、ビスマレイミド、シアン酸エステル、ビニル、及びベンゾシクロブテン樹脂などの熱硬化性樹脂、並びにこれらの１種以上を含有するブレンド、共重合体、混合物、反応生成物及び複合材料がある。
【００１４】
基板のプラスチック材料は、熱成形を可能にするのに十分な構造的一体性を基板に付与する十分な結合能力を有する。例えば、基板は繊維及び熱可塑性材料を含有し、基板を熱成形システムに配置し、熱成形できるように構成される。別の実施形態では、基板は繊維、熱硬化性材料及び添加剤を含有し、該添加剤が基板の構造を所望の形態（例えばシート）に維持し、かくして基板を熱成形システムに配置し、熱成形できるように構成される。
【００１５】
物品の特定の最終用途に応じて、基板及び／又はフィルム層は、視覚効果を付与又は増強するための添加剤を含有してもよい。このような視覚効果添加剤には、顔料、装飾材料、例えば金属鱗片、染料及び発光化合物があるが、これらに限らない。適当な添加剤の具体例には、金属酸化物、例えば二酸化チタン、酸化鉄；金属水酸化物；金属鱗片、例えばアルミニウム鱗片；クロム酸塩、例えばクロム酸鉛；硫化物；硫酸塩；炭酸塩；カーボンブラック；シリカ；タルク；白土；フタロシアニンブルー及びグリーン、オルガノレッド；オルガノマルーンその他の有機顔料及び染料など、並びにこれらの視覚効果添加剤の１種以上を含有する組合せがある。一実施形態では、高温で安定な顔料、即ち３５０℃程度の温度で実質的に劣化も変質もしない着色剤を使用する。
【００１６】
同じく物品の特定の最終用途に応じて、耐光堅牢性添加剤をフィルム層及び／又は基板に存在させることができる。例えば、フィルム層及び／又は基板は、さらに耐光堅牢性化合物、耐光堅牢性酸化防止剤及び／又は耐光堅牢性オゾナントを含有してもよい。耐光堅牢性化合物の例には、ジドデシル−３，３’−チオジプロピオネート、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルベンジル）イソシアヌレート、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−β，β’−ナフタレン−４−フェニレンジアミン、４，４’−メチレン−ビス（ジブチルジチオカルバメート）、２，２，４−トリメチル−１，２−ヒドロキノリンなどがある。
【００１７】
上記添加剤に加えて、或いは代わりに、特性添加剤をフィルム層及び／又は基板に用いることができる。特性添加剤の例には、耐衝撃性改良剤、紫外線吸収剤、難燃剤、充填剤、安定剤、エステル交換防止剤、接着促進剤、具体的にはビスフェノール誘導体、アミノシランもしくはその誘導体、離型剤など、並びにこれらの添加剤の１種以上を含有する組合せがある。紫外線吸収剤（ＵＶＡ）の例には、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン、トリアジン、シアノアクリレート、ジベンゾイルレゾルシノール、ベンゾキサジノンなど、並びにヒンダードアミン光安定剤（ＨＡＬＳ）、具体的には２−（ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール、２−（ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−メチルフェノール、２−ヒドロキシ−４−オクチルオキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、エチル−２，２−ジフェニル−１−シアノアクリレート、２−（２’−ヒドロキシ−４’−オクチルオキシ）ビス−４，６−（２’，４’−ジメチルフェニル）トリアジン、２−エチル−２’−エトキシオキサルアニド、ビス［２−ヒドロキシ−５−メチル−３−（ベンゾトリアゾール−２−イル）フェニル］−メタンなどがある。上述した添加剤の１種以上を含有する組合せを使用してもよい。
【００１８】
さらに基板に関して説明すると、基板は、熱成形後に、基板を通して真空を引くのに十分な気孔率を有する繊維強化プラスチック材料である。なお、基板の気孔率は基板のボイド率によって定義される。さらに詳しくは、熱成形基板（即ち、熱成形法により形成された造形基板）は、約５体積％以上のボイド率、好ましくは約１０体積％〜約５０体積％のボイド率、特に好ましくは約２５体積％〜約５０体積％のボイド率を有することができる。なお、体積％は基板の全体積に基づく。例えば、基板は連続気泡型繊維強化プラスチック材料とすることができる。或いはまた、基板は有孔性繊維強化プラスチック材料とすることができる（例えば、基板及び／又は造形基板に開口をパンチ、ドリル、形成、スタンプその他の手段で設けることができる）。用語「有孔」は、普通の意味をもち、孔が物理的に配置された基板に言及する。当業者に明らかなように、連続気泡構造も「孔」をもつと解釈でき、例えば気泡が隣接する気泡と流体連通関係にあり、片側表面から反対側表面まで基板を通しての流体連通が確立されていると解釈できる。しかし、用語「有孔」は、本明細書では、互いに流体連通関係にある気泡のネットワークにより形成された孔以外の孔をもつ系を示すために便宜的に用いるにすぎない。
【００１９】
基板に用いる繊維は、繊維強化プラスチック材料を形成できる、所望に応じて連続気泡型繊維強化プラスチック材料を形成できるように選択する。繊維のタイプ、寸法、量などは、基板を形成するのに用いるプラスチック材料に応じて広い範囲で変化する。一実施形態では、繊維は所望のボイド体積を基板に付与するように選択される。所望の金型複製性と所望のボイド体積を実現するために、繊維は拡大（lofting）可能である（例えば加熱時にｚ方向に膨張する）。繊維タイプの例には、ガラス繊維、例えばＥガラス（電気ガラス、具体的にはホウケイ酸ガラス）、Ｓガラス（構造ガラス、具体的にはマグネシア／アルミナ／シリケートガラス）など、無機繊維、ポリマー繊維、天然繊維など、並びにこれらの繊維の１種以上を含有する組合せがあるが、これらに限らない。所望に応じて、繊維の直径（幅）を約６μｍ〜約２５μｍとすることができる。また所望に応じて、繊維の長さを約２ｍｍ〜約７５ｍｍとすることができる。
【００２０】
基板の繊維強化プラスチック材料は、所望の構造的一体性及びボイド体積を基板に与えるのに十分な量のプラスチック材料及び繊維を含有する。例えば、繊維強化プラスチック基板は、約２５重量％〜約７５重量％のプラスチック材料を含有することができ、好ましくは約３５重量％〜約６５重量％、より好ましくは約４０重量％〜約６０重量％のプラスチック材料を使用できる。プラスチック材料とともに、約２５重量％〜約７５重量％の繊維、好ましくは約３５重量％〜約６５重量％、より好ましくは約４０重量％〜約６０重量％の繊維を使用できる。なお、重量％は繊維強化プラスチック基板の全重量に基づく。
【００２１】
適当な市販の基板材料の例には、ＡＺＤＥＬ社（米国ノースカロライナ州シェルビー）から市販されているＡＺＤＥＬ（登録商標）ＳｕｐｅｒＬｉｔｅ及びＡＺＤＥＬ（登録商標）グラスマット熱可塑性材料（ＧＭＴ）があり、これらは種々の母材を有し、例えばポリプロピレン、ポリカーボネート（例えばゼネラル・エレクトリック社のＬＥＸＡＮ（登録商標））、ポリエステル（例えばゼネラル・エレクトリック社のＶＡＬＯＸ（登録商標））、ポリエーテルイミド（例えばゼネラル・エレクトリック社のＵＬＴＥＭ（登録商標））、ポリアリーレンエーテル（例えばポリフェニレンエーテル、ゼネラル・エレクトリック社のＰＰＯ（登録商標））、ポリスチレン、ポリアミド及び／又はこれらの１種以上を含有する組合せを有する。
【００２２】
例えば、基板は、Ｗｉｇｇｉｎｓ  Ｔｅａｐｅ法に準じて製造することができる（例えば米国特許第３９３８７８２号、第３９４７３１５号、第４１６６０９０号、第４２５７７５４号及び第５２１５６２７号に記載されているように）。例えば、Ｗｉｇｇｉｎｓ  Ｔｅａｐｅ法又は類似の方法でマットを製造するには、繊維、熱可塑性材料及び任意の添加剤を計量し、インペラー付き混合槽に入れ、混合物を形成する。混合物を分配マニホールドを介してヘッドボックスにポンプ移送する。ヘッドボックスは製紙に用いられるタイプの機械のワイヤ区分の上に位置する。分散混合物は真空を利用して移動ワイヤスクリーンを通過し、均一な湿潤繊維ウェブを生成する。湿潤ウェブをドライヤに通して、水分を減らすとともに、熱可塑性樹脂を用いた場合にはその熱可塑性樹脂材料を溶融する。不織スクリム層をウェブの片側又は両側に貼り付けて、基板の取り扱いを一層容易にする（例えば基板に熱硬化材料で構造的一体性を与える）こともできる。次に基板をテンションロールに通し、所望のサイズに切断する（ギロチンカッター）。
【００２３】
所望に応じて、基板とフィルム層との間にタイ層を配置することができる。タイ層の使用は、界面での樹脂の量を増加するか、フィルム層と基板層との間の適合性を改良するか、又はその両方により、結合を増強することができ、特にこれらの層が異なる樹脂からなる場合に、そうである。タイ層を構成する材料は、フィルム層及び基板と適合性であるように選ぶ。タイ層に用いる適合性材料の例には、ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリエステル、例えばＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＴＴ、ＰＥＮ、ＰＢＮ、ＰＥＴＡ、及びＰＣＣＤ；ポリエーテルイミド；ポリアミド；ポリアルキレン−アレーンジオエート；ポリアクリロニトリル含有樹脂、例えばＡＢＳ、ＡＳＡ又はアクリロニトリル−（エチレン−プロピレンジアミン変性）−スチレン（ＡＥＳ）；フェニレンスルフィド；ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）；コポリエステルカーボネート；ポリ（アルキレンジカルボキシレート）など、並びにこれらのポリマーの１種以上を含む組合せがある。一実施形態では、タイ層はフィルム層からの樹脂と基板層からの樹脂とのブレンドを含有する。
【００２４】
ポリカーボネート及びポリカーボネートとポリエステルとのブレンドを、タイ層に用いるのが有利であり、特に上述したようなアリーレートポリエステル樹脂を含有するフィルム層と組み合わせる場合にそうである。周知のように、ポリカーボネートは次式示す繰返し構造単位を有する。
【００２５】
【化１】
2007519544.tif 000003
式中のＲ１は前記定義の通り。適当なポリカーボネート樹脂には、直鎖状芳香族ポリカーボネート樹脂、例えばビスフェノールＡから誘導された単位を含有する樹脂、及び分岐状芳香族ポリカーボネート樹脂がある。
【００２６】
ポリエステル及び２種以上のポリエステルのブレンドを、タイ層に用いるのも有利であり、特に上述したようなアリーレートポリエステル樹脂を含有するフィルム層と組み合わせる場合にそうである。例えば、タイ層に用いるのに適当なブレンドは、ブレンドの全重量に基づいて、約１０〜約５０重量％のＰＢＴ、ＰＥＴ、グリコール化ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（シアノテレフタリデン）（ＰＣＴ）、ＰＣＴＡ又はＰＣＴＧ及び約５０〜約９０重量％のアリーレートポリエステル樹脂、具体的には上述したようなレゾルシノールポリエステル樹脂、及び約５０〜約９０重量％のレゾルシノールアリーレート単位を含有する樹脂を含有する。
【００２７】
熱成形可能なフィルム層及び／又はタイ層は、それぞれ、成形、押出、塗工、キャスティング、真空蒸着などの方法で生成することができる。これらの層は接着剤を用いて接着するか、積層するか、その両方を行うことができる。積層体が後で予備形成基板の上に配置されるフィルムの形態である場合、タイ層は、固有引張強さが比較的弱いそのフィルム層の取り扱いを容易にする補強部として役立つ。
【００２８】
或いはまた、熱成形可能なフィルム層及びタイ層は、同時射出成形、同時押出、重ね成形、塗工などにより積層体の形態に製造することができる。例えば、フィルム層及びタイ層（及び他の任意層）を別々の押出機から別々のシートダイを通して、高熱時に互いに接触した状態で押し出し、次いでローラ間に通して単一シートにすることができる。別の実施形態では、フィルム層、タイ層又は他の任意層を構成する材料のポリマー溶融物（複数）を同時押出アダプター／フィードブロックを通して一緒にし、互いに接触させ、次いで単一又は多数マニホールドダイに通すことができる。アダプター／フィードブロックは、別々の層を形成する溶融物を中心層の溶融物上に接着層として設層するように構成されている。同時押出後、得られた溶融物の多層長尺物を、下流に連結した押出ダイにて所望の形状、即ち充実シート又は多壁パネルに形成することができる。次に溶融物をカレンダーリング（充実シート）又は真空サイジング（多壁パネル）により既知の態様で制御された条件下で冷却し、その後所定の長さに切断する。所望に応じて、サイジング又はカレンダーリング後に、応力低減を目的としてアニールオーブンを設けることができる。
【００２９】
本発明の方法によれば、基板を、所望の最終物品の形状にほぼ一致する形状に熱成形する。一般に、熱成形は、材料を金型上で順次又は同時に加熱し、成形する工程を含み、ここで材料は当初シートの形態で、その後所望の形状に成形される。一旦所望の形状としたら、成形物品をその固化又はガラス転移温度より低い温度に冷却する。一般に、基板を通して真空を引くことができる十分なボイド率、例えば約５体積％以上のボイド率を有する成形基板を生成することができれば、どのような熱成形方法でも採用できる。例えば、熱成形法としては、機械的成形（例えばマッチドツール成形）、メンブランアシスト圧力／真空成形、プラグアシストを用いるメンブランアシスト圧力／真空成形などが適当であるが、これらに限らない。
【００３０】
基板を形成するマッチドツール成形方法では、基板が軟化温度（成形温度と言うこともある）に達するのに十分な温度及び時間にて基板を加熱し、こうして基板を所望の形状に物理的に加工する（即ち加工成形する）ことができるようにする。なお、基板は種々の手段で加熱でき、例えば輻射熱成形オーブン（頂部及び／又は底部ヒーターを含む）で加熱できる。次に、基板をオス成形ツールとメス成形ツールの間に配置する。オス成形ツールとメス成形ツールを互いに物理的に接触させるが、この際（各ツールの周縁に配置された）ストッパを介して、ボイド率を前述した範囲に維持しながら、基板を所望の形状に成形するのに十分な圧力下で、物理的接触を行う。適当な圧力は、特定の基板組成に依存し、当業者であれば普通の実験で簡単に求めることができる。しかし、過剰な圧力は気泡の一部又はすべてを閉じてボイド率を所望レベルより下回らせ、基板の多孔性を不十分にするおそれがあるので、過剰な圧力の使用は避けるべきである。
【００３１】
図１に、マッチドツール成形を説明する断面図を示す。クランプ１６を用いて、加熱基板シート１０をオス成形ツール１２及びメス成形ツール１４に対する所定位置に保持する。オス成形ツール１２及びメス成形ツール１４は、「マッチ」する、即ち互いに嵌合するような形状とされている。オス成形ツール１２及びメス成形ツール１４は、所望に応じて、複数の孔１８及び２０を含んでもよい。オス成形ツール１２及びメス成形ツール１４の周囲にはストッパ（スペーサ）２２及び２４がそれぞれ配置されている。ストッパは、成形基板の厚さを決めるのに用いられる。ストッパ２２及び２４は成形区域の外側に位置する。オス成形ツール１２及びメス成形ツール１４は、基板材料と適合性である材料から構成する。例えば、ツールは、アルミニウム、鋼、エポキシ、シリコーンゴム、充填剤入り工具樹脂などの材料から構成することができるが、これらに限らない。
【００３２】
成形中、熱成形を行うのに十分な、また好ましくは基板中での繊維の拡大を許すのに十分な温度に基板を加熱する。例えば、ガラス繊維強化ポリカーボネート基板シートを熱成形するのに、約４５０°Ｆ（約２３２℃）〜約７００°Ｆ（約３７１℃）の温度、より好ましくは約５５０°Ｆ（約２８８℃）〜約６５０°Ｆ（約３４３℃）の温度が適当である。次に、ストッパ２２がストッパ２４に接触するまで、オス成形ツール１２とメス成形ツール１４を相互移動することにより加熱基板を成形する。基板シート１０を間に挟んだ状態でオス成形ツール１２とメス成形ツール１４とを合わせることで、基板シート１０がオス成形ツール１２及びメス成形ツール１４の形状に合致する。次に基板を冷却して造形基板を形成することができる。ＡＺＤＥＬ（登録商標）ＳｕｐｅｒＬｉｔｅ基板を成形するには、約１気圧（約１０１ｋＰａ）〜約１０気圧（約１０１３ｋＰａ）、特に約１気圧（約１０１ｋＰａ）〜約５気圧（約５０７ｋＰａ）の圧力を使用する。
【００３３】
メンブランアシスト真空／圧力成形法では、加熱基板を圧力ボックスに当接する。基板に真空及び圧力を同時に加える。具体的には、成形ツールを通して真空に引き、メンブランの成形ツールに密接した側とは反対側の側面に正の圧力を加える。真空の方向と圧力の方向を図２に矢印で示す。金型を通して加えられる真空はシートを金型内に又は上に（以下、上に）に引き寄せる。適当な圧力（正又は負）は特定の基板に依存し、当業者であれば普通の実験で簡単に求めることができる。さらに、前述したように、過剰な圧力は気泡の一部又はすべてを閉じて、基板の多孔性を不十分にするおそれがあるので、過剰な圧力は避けるべきである。
【００３４】
図２はメンブランアシスト真空／圧力成形法を説明する線図である。加熱基板２６を圧力ボックス２８と成形ツール３０との間に配置する。成形ツール３０はオス成形ツールでもメス成形ツールでもよいが、図面では成形ツール３０をオス成形ツールとして図示した。成形ツール３０には、成形ツールを介して真空を引くことができるように孔３２が設けられている。クランプ３４を用いて、基板シートを圧力ボックス２８及び成形ツール３０に対して所定位置に保持することができる。メンブラン３６、具体的には非透過性メンブランを圧力ボックス２８の開口に張り渡す。前述したように、成形ツール３０を通して真空を引くことで、基板２６の第１表面２６Ａを成形ツール３０に物理的に接触させ、一方第２表面２６Ｂをメンブラン３６と物理的に接触させる。メンブラン３６にはその側面３６Ｂから圧力を加える。前述したように、基板はボイド率が約５体積％以上の連続気泡型繊維強化熱可塑性プラスチック材料であるので、基板２６を通して直接真空を引くことができる。こうして、メンブラン３６を用いて基板を成形ツール３０に押しつける（即ち、真空を基板２６を通して引き、メンブラン３６を引っ張り、したがって基板２６をツール３０の方へ引っ張り、同時に圧力ボックス２８からの正の圧力がメンブラン３６をツール３０に向けて押す）。言い換えると、真空をメンブラン３６を通して引くことはできない。そうではなくて、真空はメンブラン３６を成形ツール３０に向けて引っ張り、同時にメンブラン３６に加えられた圧力がメンブラン３６を成形ツール３０に向けて押す。基板を成形ツール３０に押圧し終わったら、これを冷却して造形基板を形成する。
【００３５】
例えば、ＡＺＤＥＬ（登録商標）ＳｕｐｅｒＬｉｔｅが基板である場合、成形ツール３０を通して真空を引きながら、約１気圧（約１０１ｋＰａ）〜約５気圧（約５０７ｋＰａ）の圧力をメンブラン３６にかけて基板２６を成形ツール３０に向けて押しつける。特に、約１気圧（約１０１ｋＰａ）〜約３気圧（約３０４ｋＰａ）の圧力をメンブラン３６にかけることができる。
【００３６】
上述した熱成形法は例示の目的で提示したに過ぎない。得られる成形基板が基板を通して真空を引くことができるようなボイド率を有するならば、基板をどのような熱成形法で形成してもよい。
【００３７】
基板を熱成形して造形基板を生成した後、造形基板を所望に応じてトリミングしてほぼ目的物品の最終形状とすることができる。トリミングはフィルム層を造形基板上に配置する前に行っても後に行ってもよい。トリミング法には、例えば、レーザトリミング、水ジェットトリミング、トリムプレストリミングなど、並びにこれらの方法の少なくとも１つを含む組合せがある。
【００３８】
フィルム層を造形基板上に配置するには、造形基板を成形ツールとして使用し、フィルム層を造形基板上に引きつける。したがって、一旦形成した後、造形基板は成形ツール上に留めて、フィルム層を受けとっても、異なる成形ツールに移動してもよい。造形基板を成形ツールなしで使用してもよいが、構造的一体性を得るため成形ツールを使用するのが望ましい。フィルム層を造形基板上に適用する間、フィルム層を基板について前述したのと同様の仕方で加熱し、例えばクランプを用いて、保持固定具と基板に対して所定の位置に保持する。次に造形基板を通して真空を引き、フィルム層を基板上に引きつけ、層状物品を形成する。種々の実施形態において、タイ層を基板とフィルム層との間に導入して基板とフィルム層との間の接着を改良することができる。タイ層を用いる場合、フィルム層を造形基板上に熱成形する前に、タイ層を造形基板とフィルム層との間で、フィルム層上に配置し、こうしてフィルム層を造形基板上に引きつける際に、タイ層も造形基板上に引きつけられる（そして恐らくは押出処理される）ようにする。このタイ層は造形基板とフィルム層とを互いに結合するのを容易にする。
【００３９】
ここで図３を参照すると、基板の真空成形装置が断面図として示されている。造形基板３８を、複数の孔４２を有するオス成形ツール４０上に配置する。シートの形態のフィルム層４４を加熱し、クランプ４６を介して造形基板３８とオス成形ツール４０に対して所定の位置に保持する。図面に矢印で示すように、成形ツール４０を通して真空を引く。造形基板３８はそれを通して真空を引くのに十分な気孔率を有するので、表面層４４が成形基板３８上に引き込まれて層状物品を形成する。なお、種々の実施形態で、層状物品をトリミングする、例えばオス成形ツール４０上で、前述したトリミング法など任意のトリミング法でトリミングすることができる。
【００４０】
図４に本発明の方法で得られる一例の造形多層物品１１０を示す。造形多層物品１１０は、フィルム層１１２と基板１１４とを備える。フィルム層１１２は基板のための表面層として機能し、熱成形可能でかつ基板と適合性であるように選択する。一実施形態では、フィルム層１１２の外面は、適当な形状として表面設計を付与するか、光学効果を発揮しうる添加剤を含有するか、その両方とすることができる。
【００４１】
さらに図４に示すように、光学効果を発揮しうる添加剤を含有しうる任意の第１適合性層１１６を、フィルム層１１２と基板１１４との間に配置することができる。任意の第１適合性層１１６を用いて光学効果を得る場合、フィルム層１１２は透明とすることができる。フィルム層１１２と第１適合性層１１６との組合せは、しばしば美観層と称され、図４に１１８で示される。
【００４２】
さらに、タイ層１２０を基板１１４と任意の第１適合性層１１６又はフィルム層１１２との間に配置することができる。タイ層１２０は層間結合を増強するために用いる。タイ層が存在しない場合、任意の第１適合性層がフィルム層１１２と基板１１４との間の結合を増強する作用をすることもある。
【００４３】
任意のバランス層１２２を基板１１４のフィルム層１１２とは反対側の側面上に配置することができる。バランス層１２２の目的は、基板１１４のフィルム層１１２とは反対側の側面上に、フィルム層１１２の熱膨張係数に合致する層を形成することにある。第２のタイ層１２４を基板１１４とバランス層１２２との間に配置することができる。さらに、第２の適合性層（図示せず）をバランス層１２２とタイ層１２４又は基板１１４との間に配置することができる。なお、物品１１０は、物品の最終用途によって決められる任意所望の形状とすることができる。
【００４４】
本明細書に開示された材料及び方法を用いて形成される構造物品は、かかる層状プラスチック材料物品の使用が有利となりうるあらゆる用途に用いられる。このような物品の例には、航空機、自動車（例えば乗用車、トラック、オートバイなど）などの外装又は内装部品があるが、これらに限らない。このような部品には、例えばパネル、クォーターパネル、ロッカーパネル、垂直パネル、水平パネル、フェンダー、ヘッドライナー、ドアなどがあるが、これらに限らない。
【００４５】
本発明の方法は、熱硬化性材料を用いる方法と比較して、未塗装の化粧構造部品及びパネルの製造を簡単にする点で有利である。種々の実施形態で、これらの部品の製造は、単一の成形ステーションで、現在可能なレベルより高い効率で進めることができる。熱成形を用いる方法は、基板もしくは下層を造形層（例えば造形フィルム層）上に配置するのに、例えばスプレー、射出などによる、別個の非熱成形工程を必要とした。しかし、造形基板を通して真空を引いて別の層を基板上に引きつけるのを可能にする十分なボイド体積を有する基板を用いることにより、熱成形を用いてフィルム層を適用することもできる。造形基板をオス又はメス金型上で成形できるので、次の層（例えばフィルム層）は造形基板の外面に適用される美観層とすることができる。
【００４６】
本方法は、このような層状物品を製造するのに用いる装置の種類を減らし、成形時間を短くし、層状物品製造プロセスを簡単にする。さらに、この熱成形方法が熱硬化性材料を用いない場合、ＶＯＣ放出が、なくならないまでも、熱硬化性材料を用いる他の方法と比較して、著しく少なくなる。本方法で用いられる比較的低い圧力も、ツールコストを比較的低くすることにつながる。最後に、下側の基板構造の多孔性は、表面層の取り付け時に生起する熱弾性応力を軽減するのに役立つ。
【００４７】
以上、本発明を例示の実施形態について説明したが、当業者であれば、本発明の要旨から逸脱することなく、種々の変更を加えたり、その要素を均等物に置き換えたりできることが理解できるはずである。さらに、本発明の要旨から逸脱することなく、特定の状況や材料が本発明の教示に合うように種々の改変を加えることもできる。したがって、本発明は、ここに発明を実施するための最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は特許請求の範囲に入るすべての実施形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】基板を熱成形するマッチドツールの縦断面図である。
【図２】基板を熱成形するメンブランアシスト真空／圧力装置の縦断面図である。
【図３】フィルム層を造形基板上に熱成形する真空熱成形システムの縦断面図である。
【図４】プラスチック材料層状物品の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  加熱基板材料
１２  オス成形ツール
１４  メス成形ツール
１６  クランプ
１１０  物品
１１２  フィルム層
１１４  基板
１１６  第１適合性樹脂層
１１８  美観層
１２０  タイ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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