(57)【要約】自動車の熱応力を受ける領域、例えばエンジン室底面の領域に使用される部品は、熱可塑性部品、すなわち金属箔（３）により熱的に遮蔽される支持層（２）からなる。金属箔（３）の接着力を向上させるために、金属箔（３）は、支持層（２）の熱可塑性材料に固定された多数の折曲ポケット部（４）を備えている。これによって、金属箔（３）と支持層（２）との間に確実な結合が得られる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性合成樹脂から成るキャリア層（２）および少なくとも部分的に結合した金属箔（３）を有する熱遮蔽された熱可塑性部品（１）であって、前記金属箔（３）は、キャリア層（２）に埋め込まれキャリア層（２）と確実な結合を形成する複数の折曲ポケット部（４）を有する熱遮蔽された熱可塑性部品。
【請求項２】
前記熱可塑性合成樹脂が、エンドレスの繊維強化熱可塑性樹脂（ＬＦＴ）である請求項１に記載の部品。
【請求項３】
前記熱可塑性合成樹脂が、ガラス繊維強化合成樹脂（ＧＭＴ）である請求項１に記載の部品。
【請求項４】
前記金属箔（３）がアルミニウム箔である請求項１に記載の部品。
【請求項５】
前記アルミニウム箔の厚さが０．０１〜０．１ｍｍである請求項４に記載の部品。
【請求項６】
１０〜３０ｍｍの区間内に少なくとも１〜５個の折曲ポケット部が配列されている請求項１〜５のいずれかに記載の部品。
【請求項７】
金属箔（３）と熱可塑性キャリア層（２）の間にホットメルト接着剤が備えられている請求項１〜６のいずれかに記載の部品。
【請求項８】
約１４０℃の温度に１０００時間以上連続曝露した後の剥離抵抗ＷSの値が少なくとも０．１５Ｎ／ｍｍ2である請求項１〜６のいずれかに記載の部品。
【請求項９】
約１４０℃の温度に１０００時間以上連続曝露した後の剥離抵抗ＷSの減少が２０％以下である請求項１〜６のいずれかに記載の部品。
【請求項１０】
前記熱遮蔽された熱可塑性部品が自動車底面の部品である請求項１〜９のいずれかに記載の部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の熱遮蔽された熱可塑性部品に関し、特に総合的な熱遮蔽性を有する自動車底面部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレンのような熱可塑性材料は温度の影響をうけやすく、表面放射ポテンシャル、即ち放射熱の吸収力が高い。この放射熱の吸収が増大する結果、こうしたプラスチックのマトリックスは、局所的な領域で局所的に変わりうる放射熱の影響のもとで強く熱せられ、このためこのような領域で望ましくない弱い箇所が生じる。
そのため、増大する放射熱に曝される領域でそのような材料を使用する際には、赤外線を反射する金属箔が用いられる。このようにして、そのような保護領域でのこれらプラスチックのマトリックス温度を効果的に下げることができる。すなわち、脆化や脆性といったような望ましくない材料変化を避けることができる。この方法によって、高温下にある環境でも熱可塑性材料を使用することが可能となる。そのような金属の保護箔がなければ、熱可塑性材料からなる部品は、急速なエイジングプロセスを受け、赤外線の増大する環境で使用できなくなる。
【０００３】
特に、熱可塑性部品は、金属部品に比べてずっと軽量で、ユーザー定義ができかつ安価に形成でき、またリサイクルしやすいため、近年自動車技術においてますます用いられるようになっている。その結果、自動車技術で用いられる部品の熱遮蔽はますます重要性を増している。しかしながら、自動車技術における部品の熱遮蔽方法の実施は、振動、風力、局所的な温度変動等のような過度な機械的負荷がかかるため、極めて難しいことがわかっている。現在、そのような部品には、公知の方法では、熱に曝される領域に金属箔を備えて、こうした箇所での部品を赤外線の増加から保護している。しかしながら、この公知の方法によれば、製品の寿命は短くなる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、耐熱性かつ断熱繊維材料から成るコア層を有する、音響上効果的なアンダーフロア自動車用部品が記載されている。このコア層は、グラスファイバー、セラミックファイバー、玄武岩ウールまたはその混合物から成る不織布材料を含むのが好ましく、影響を及ぼす可能性のある赤外線を反射するため、両側に、アルミニウムまたはシートメタルから成る熱反射金属箔を備えている。このアンダーフロア部品の不織布は、少なくともその周辺領域に熱硬化樹脂（ｄｕｒｏｐｌａｓｔｉｃ）結合剤が与えられており、金属箔を繊維性不織布に貼り付けている。同時に、このように貼り付けることによって、周辺領域を強化しており、それによりアンダーフロア部品全体にある程度の形状安定性が与えられている。前記熱反射金属箔は、好ましくはグラスファイバー層、アルミニウム層および熱可塑性ポリオレフィン層を有する３層の薄い箔からなり、これらの層は、通常熱硬化樹脂（ｄｕｒｏｐｌａｓｔｉｃ）結合剤が備えられている不織布に成形プレスで表面全体がゆるく結合している。この部品は、また、相対的に堅い周辺領域と柔らかい、つまり、しなりやすい中央領域を有する。
【０００５】
特許文献２では、熱可塑性合成材料から成るキャリア層およびアルミニウムから成る熱遮蔽層を含む遮熱材として用いられる部品が記載されている。アルミニウム層およびキャリア層の間には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）または熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）から成る熱可塑性結合層（ホットメルト接着剤）が備えられており、これは成形プロセス中に溶解し、アルミニウム層がキャリア層としっかり結合する。このアルミニウム層の寸法は最大熱曝露領域（ホットスポット領域）よりもずっと大きく、局所的に影響を及ぼす熱、すなわち基本的には対流熱を分散させることを意図している。熱伝導性をよくするため、用いられるアルミニウム層の厚みは０．０８〜０．２ｍｍであることが好ましく、遮熱材の表面に特定のゆがみを与えることができる。好適な態様では、この遮熱材は、互いに直角であり遮熱材の安定性と冷却性をよくするために作られる、溝のようなくぼみを有している。この熱伝導機能を有効にするため、この金属の熱遮蔽層はエキスパンデッドメタルの形をとることができる。
【０００６】
しかしながら、金属箔に覆われ高い熱応力にさらされるこうした公知の箔は、急速なエイジングプロセスをうけやすい。すなわち、損なわれないのは短期間のみである。特に、そのようなアンダーフロア部品ではしばらくするとデラミネーションが起こり、そのため自動車業界でのそのような部品の使用は不適切になる。特に、金属保護箔とキャリア材料の間のホットメルト接着剤は、高くかつ絶えず変化する熱応力によるエイジングプロセスの加速のせいで、接着特性を失う。さらに、この使用領域での特に著しい振動によって、そのような部品が疲労、破壊または局所的な分解の兆候を急速に示すようになり、望ましくない騒音の発生に至りうる。
【０００７】
特許文献３には、燃料タンクを総合的に熱遮蔽したことが記載されている。そこでは反射金属箔に穴を開け、できた穴の突起部に製造プロセスの間に熱可塑性合成材料を逆流させるようにすることが示されている。これによって、確実に機械的に係止（ｌｏｃｋｉｎｇ）[かぎつめ留め（ｃｌａｗｉｎｇ）や 囲い込み（ｂｒａｃｋｅｔｉｎｇ）]し、そしてより耐久性のある製品になる。
しかしながら、こうした部品であっても、穴の開いた領域で用いられるプラスチックは赤外線に対して十分には保護されず、このためこうした領域でより急速に経年劣化（age）しうる。
【特許文献１】ＵＳ ５，４６４，９５２
【特許文献２】ＤＥ １９７ ０５ ５１１ Ａ１
【特許文献３】ＷＯ９９／４４８５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、上記のような欠点がなく、放射熱のもとで長期間使用した後でも表面全体にわたり接着特性を保持する熱遮蔽された熱可塑性部品を提供することである。特に、本発明の目的は、長寿命の熱遮蔽されかつ耐振性のある自動車底面部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１の特徴を有する部品による本発明によって解決される。その部品は、特に、熱可塑性合成樹脂、特にＬＦＴ（エンドレスの繊維強化熱可塑性樹脂）またはＧＭＴ（ガラス繊維強化合成樹脂）、および少なくとも部分的にそれに結合し、多数の小さな折曲ポケット部（ｆｏｌｄｉｎｇ  ｐｏｃｋｅｔｓ）を含む金属箔から成るキャリア層を有する部品である。これら折曲ポケット部は合成樹脂に埋め込まれている。すなわち、これらの折曲ポケット部は、機械的に合成樹脂に固定され（ａｎｃｈｏｒｅｄ）、長期的に（すなわち、約１４０℃の温度での１０００時間より長い作動時間）一定の剥離抵抗ＷS、例えば少なくとも０．１５Ｎ／ｍｍ2（ＷS>０．１５Ｎ／ｍｍ2）をもたらす。金属箔の固定（ａｎｃｈｏｒａｇｅ）、または囲い込み（ｂｒａｃｋｅｔｉｎｇ）は、凹凸のある（ｋｎｏｂｂｅｄ）、またはそれに類する形状の箔が、形成される合成材料とともに成形型（ｆｏｒｍ  ｎｅｓｔ）または鋳型（ｍｏｌｄ）に挿入されるという点で、前記熱可塑性部品の成形プロセス中で簡単に行うことができる。成形プレスが終わると、個々の凹凸、折り目またはそれに類するくぼみ状の隆起部は部分的に圧縮され、向きを変えられ、または折り畳まれ、事実上閉じ込められた折曲ポケット部を形成する。部品が形成されると、前記熱可塑性樹脂は個々の折曲ポケット部の周囲に流れることができ、このようにして金属箔と、形状に合った、または確実な結合を生み出す。成形プロセスによってそのような部品を形成する技術は、専門家による特殊な技術的知識を必要とせず、本発明の課題ではない。その特定の使用や機能の要求により、個々の折曲ポケット部はさまざまな寸法であってもよく、規則的または不規則に配置することができ、他の材料で被覆することもでき、そして全体的または部分的にプラスチックで周囲に流すこともできる。好適な態様では、少なくとも１〜５個の折曲ポケット部が１０〜３０ｍｍの区間内に配列される。使用される箔はアルミニウムから成るのが好ましく、厚みは０．０１〜０．１ｍｍであるが、最大０．５ｍｍの厚みを有することができる。
【００１０】
本発明のさらなる展開において、耐熱性接着剤が、箔と、熱応力が増大しても接着特性を失わない合成樹脂キャリアとの間に備えられる。専門家が、アルミニウム箔と熱可塑性樹脂との間にさらに機能的な層を備えてもよいことは自明である。
【００１１】
本発明にかかる部品は、特に、熱応力をうける自動車の領域、例えばエンジン室の底面、スペア・ホイール室、自動車トンネル、ダッシュボード・カウル（ｃｏｗｌ）、排気管や触媒コンバータなどのような領域での使用に適している。
【００１２】
本発明の利点は、専門家にとって直ちに明らかであり、特に、こうした部品を使えば、密封した箔は完全に合成樹脂を赤外線から守り、それによって、デラミネーションを防止できるという点に見られる。剥離抵抗、接着性の性能および振動抵抗は長期にわたる使用後、すなわち、より高温においてさえ変化しないので、特に熱を受ける自動車の領域で使用することもできる。さらに、本発明は、特に、熱可塑性材料の形成プロセスおよび金属箔の熱可塑性材料への固定または接着プロセスがただ１つの工程で実施できるので、本発明の部品を低コストで生産が可能になる。さらに、穴を開ける必要がないため、製造時間を短縮できる。ゆえに、本発明にかかる部品は、増大する振動や熱応力下においても剥離や脱離の長期的な兆候を示さず、よって自動車に使用される場合は、望ましくない騒音の発生には至らない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について実施例および図面を用いてさらに詳細に説明する。
【００１４】
図１に示す部品１は、その利用に応じて適切に形成された溝形の（ｔｒｏｕｇｈ−ｓｈａｐｅｄ）キャリア層２からなる。図に示されるように、金属箔３がこのキャリア層２内に挿入されている。本発明によれば、この箔３は、金属箔３をキャリア層２に機械的に結合する多数の折曲ポケット部４からなる。キャリア層は、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂（ＧＭＢ）またはエンドレス繊維で満たされた熱可塑性樹脂（ＬＦＴ）から成るのが好ましい。適切な材料は、専門家にとって公知である。エンドレス繊維を有する生成物は、通常、ループやスリングにエンドレス繊維を含むが、単に長い繊維で満たすだけでもよい。金属箔３はアルミニウムから成るのが好ましく、厚みは０．０１〜０．１ｍｍである。しかしながら、この箔は異なる金属材料、特に薄い鋼鉄シートメタルから成ることができ、厚みは最大０．５ｍｍであると理解される。また、耐熱性接着層（ホットメルト接着剤）をこの金属箔３とキャリア層２の間に設けることができ、または、断熱性がありかつ音響上効果のある追加材料を挿入することができる。好適な態様では、金属箔３は１０〜３０ｍｍごとの間隔で１〜５個の本発明の折曲ポケット部４を有する。これらの折曲ポケット部４は、その使用上の要請に従って、異なる寸法や配列が可能である。
【００１５】
図２は、本発明により作製された部品１の一部断面の概略図を示す。これは少なくとも一方に、完成部品１において熱反射箔の役割を果たす金属箔３を有する。この箔３にはアルミニウムを使用するのが好ましい。この箔３はキャリア層２に貼り付けられ、キャリア層２に埋め込まれた折曲ポケット部４を含む。この折曲ポケット部４は成形プロセスの過程で生じ、キャリア層２の材料で完全に囲まれている。こうした折曲ポケット部４の形成によって、金属箔３とキャリア層２との間が、強く結合する。すなわち、形に合った、または確実な結合となる。これらの折曲ポケット部４は、形成プロセスに凹凸のある、または他の形の箔を使うことによって簡単に形成される。使用目的により、これらの折曲ポケット部４は、専門家によって異なる寸法および/または配列にすることが可能である。本発明に関して、この種の固定に対して、確実な結合を可能にするために、箔３に穴を開ける必要がないということが、特に有益であることがわかった。特に、固定領域６、すなわち折曲ポケット部４を有する領域は、キャリア層２の熱可塑性材料を損なう赤外線から保護される。もちろん、例えば音響上の目的のような他の目的のために、専門家は箔３に穴を設けて、キャリア層２に異なる材料を使用したり、あるいは金属箔３とキャリア層２との間にさらに中間層を設けることができる。このように、例えば、ホットメルト接着剤、セラミック層および/または音響上効果的な層といった中間層を含めるのは専門家の裁量になる。
【００１６】
形成プロセスの間に、事前に凹凸をつけておいた、あるいは幾何学的なゆがみを与えられた金属箔３は、加熱成形プレス内に配置され、ＬＦＴ、ＧＭＴまたはその他の適切な合成材料で覆われる。それによって、ゆがみ、特に凹凸を有する側が合成材料に対面し、合成材料が入ってくると、こうしたゆがみは圧縮され、押し潰され、無作為に折り畳まれる。このようにして本発明による折曲ポケット部が形成され、これにより流動性を有するプラスチック材料が、個々の折曲ポケット部４の後ろに回って、それらを完全に飲み込むように、流れるようになる。このようにして、単純な方法で確実な結合を得ることができる。繊維プラスチック材料は、所望のキャリア層２を形成するために、形成プロセスの間に硬化される。同時に、プラスチック層２の硬化により、金属箔３と確実で長期的に安定した機械的な結合が得られる。
【００１７】
図３は、異なるアレンジメントＡ、Ｂ、Ｃについての剥離抵抗ＷSの測定結果のグラフである。ここで、ＷSは、金属箔３が熱可塑性キャリア部分に結合する能力、すなわち金属箔３をキャリア層２から分離するのに必要な、単位表面積あたりのエネルギーの尺度を意味すると理解される。エリア（Ｉ）の値は、エイジング処理をしないアレンジメントに関する。一方、エリア（ＩＩ）の値は、１０００時間に１４０℃の温度にさらされたアレンジメントに関する。値Ａ（Ｉ）およびＡ（ＩＩ）は、従来の金属ホットメルト接着剤（ＭＳＫ２５）がＬＦＴ部品とアルミニウム箔の間に用いられたアレンジメントＡに関する。測定結果は、測定できるほどの接着性が得られなかったことを示す。
【００１８】
値Ｂ（Ｉ）およびＢ（ＩＩ）は、アルミニウムおよびポリプロピレン（ＨＳＫ１５）の結合に最適化された接着剤がＬＦＴ部品とアルミニウム箔の間に用いられた、アレンジメントＢに関する。それによって得られる測定値Ｂ（Ｉ）は、エイジング処理のない条件でのアレンジメントで極めて高い剥離抵抗ＷS＝１．２Ｎ/ｍｍ2を達成できることを明確に示している。しかしながら、測定値Ｂ（ＩＩ）はエイジング処理後の剥離抵抗はＷS＝０．１５Ｎ/ｍｍ2に減少（接着能力値の約８５％減少）していることを示している。
【００１９】
値Ｃ（Ｉ）およびＣ（ＩＩ）は、形成されたくぼみを備えたアルミニウム箔がＬＦＴ部品に貼り付けられ、ＬＦＴ部品とアルミニウム箔の間には接着剤が使用されていない、本発明によるアレンジメントＣに関する。本発明のアレンジメントＣで、追加の接着剤を使用せず、エイジング処理をしない条件での剥離抵抗の値はＷS＝０．２Ｎ/ｍｍ2となる。一方、このアレンジメントＣの１０００時間の熱処理後の剥離抵抗は、ＷS＝０．１６Ｎ/ｍｍ2に減少しただけであった（接着能力の約２０％の減少）。これらの測定結果は、本発明の効果を明らかにしている。特に、さらなる発明のステップを経ることなしに、専門家は、折曲ポケット部の寸法や形を適切に調整し最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる部品を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１にかかる部品を概略的に示す拡大部分である。
【図３】剥離抵抗の長期的な性能を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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