(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−第一及び第二繊維−複合体層(１０２、１０４、１２２、１２４、１７２、１７４)を含んでなり、該第一及び第二繊維−複合体層の間に、発泡プラスチックから製造された発泡体層(１０６、１２６、１７６)が配置され、
−該第一及び第二繊維−複合体層(１０２、１０４、１２２、１２４、１７２、１７４)が、それぞれ少なくとも一つの繊維プライ(４、１６、１８、２４)を有し、該繊維プライが繊維材料から製造され、かつ熱可塑性プラスチックを基材とするマトリックス(８、２０)中に埋め込まれている、
多層構造成分(８４、１１０、１２０、１７０)であって、
該構造成分(８４、１１０、１２０、１７０)が、
−力−導入要素に結合するための基底部(１４２)、及び
−分岐構造(１４６)を備え、該分岐構造(１４６)が基底部(１４２)から様々な方向に伸びる少なくとも３個の分岐(１４８a−f)を含んでなる
固定構造(１４０)を含んでなり、
該固定構造(１４０)の該分岐構造(１５４)が該発泡体層(１０６、１２６、１７６)中に埋め込まれている、多層構造成分。
【請求項２】
第一及び／又は第二繊維−複合体層(１０２、１０４、１２２、１２４、１７２、１７４)のマトリックス(８、２０)が、熱可塑性プラスチックを基剤とする、請求項１に記載の構造成分。
【請求項３】
第一及び/又は第二繊維複合体層(１０２、１０４、１２２、１２４、１７２、１７４)の繊維プライ(４、１６、１８、２４)が、一方向繊維プライの、織布プライの、不規則繊維プライの、又はそれらの組合せの形態を取る、請求項１または２に記載の構造成分。
【請求項４】
第一及び/又は第二繊維複合体層(１０２、１０４、１２２、１２４、１７２、１７４)の繊維材料が、次の繊維タイプ、即ちガラス繊維、炭素繊維、玄武岩繊維、アラミド繊維、金属繊維の一種以上から製造された繊維を含んでなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の構造成分。
【請求項５】
第一及び/又は第二繊維複合体層(１０２、１０４、１２２、１２４、１７２、１７４)の繊維材料の、それぞれの繊維複合体層(１０２、１０４、１２２、１２４、１７２、１７４)の総体積に対する、体積による含有量が、30〜60体積％である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の構造成分。
【請求項６】
第一又は第二繊維複合体層(１０２、１０４、１２２、１２４、１７２、１７４)が収容空間を有し、固定構造(１４０)が、収容空間中に伸びる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造成分。
【請求項７】
構造成分(８４、１１０、１２０、１７０)が、少なくともある程度、発泡体層(１０６、１２６、１７６)中に埋め込まれた機能的要素(１３０)を含んでなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造成分。
【請求項８】
分岐構造(１４６)中で、基底部(１４２)から様々な方向に伸びる少なくとも３個の分岐(１４８a−f)が、実質的に一つの平面内にある、請求項１〜７のいずれか一項に記載の構造成分。
【請求項９】
基底部(１４２)が、力−導入要素に結合するための、分岐(１４８a−f)の平面に対して実質的に直角に伸びる結合区域を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の構造成分。
【請求項１０】
分岐構造(１４６)の少なくとも一個の分岐(１４８a−f)から、少なくとも一個のさらなる分岐が伸びる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の構造成分。
【請求項１１】
分岐構造(１４６)の少なくとも一個の分岐(１４８a−f)の剛性が、遠位方向で低下する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の構造成分。
【請求項１２】
分岐構造(１４６)の少なくとも一個の分岐(１４８a−f)が、リブを有する設計である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の構造成分。
【請求項１３】
基底部(１４２)に、力-導入要素が取り付けられている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の構造成分。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の構造成分(８４、１１０、１２０、１７０)の製造方法であって、
−第一及び第二繊維複合体シート(２、１２、４８、５２)を用意し、第一及び第二繊維複合体シート(２、１２、４８、５２)が、それぞれ繊維材料から製造され、熱可塑性プラスチックを基材とするマトリックス(８、２０)中に埋め込まれている、少なくとも一つの繊維プライ(４、１６、１８、２４)を有し、
−第一繊維複合体シート(２、１２、４８、５２)が、熱成形されて、第一半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)を得て、第二繊維複合体シート(２、１２、４８、５２)が、熱成形されて、第二半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)を得て、
−第一及び第二半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)が、発泡型(９０)中に、第一及び第二半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)の間にキャビティ(９６)が形成されるように配置され、重合体状で満たされ、
−固定構造(１４０)が、第一又は第二半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)中に導入された収容空間(１２８、１５２)中に、該固定構造(１４０)がキャビティ(９６)中に突き出すように配置され、発泡体が該キャビティ(９６)中に導入される時、該固定構造が該キャビティ中で発泡プラスチックにより埋め込まれる、方法。
【請求項１５】
第一又は第二繊維複合体シート(２、１２、４８、５２)の熱成形の際、熱可塑性プラスチックから製造されたホイル(３０、４０、７２、７４、７６)が、熱成形プロセスの際に使用される成形型(５８)の中に、熱成形プロセスの後に、該ホイルが、対応する半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)に密着するように、配置される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
機能的要素(１３０)が、第一又は第二半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)中に導入された収容空間(１２８、１５２)中に配置され、機能的要素(１３０)の一部がキャビティ(９６)中に突き出し、発泡体がキャビティ(９６)中に導入される時、該キャビティ中で発泡プラスチックにより埋め込まれる、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
自動車車体成分の製造のための、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の構造成分(８４、１１０、１２０、１７０)の使用。
【請求項１８】
構造成分(１７０)及び構造成分(１７０)の固定構造に固定された力−導入要素を含んでなる成分群の製造のための、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の構造成分(１７０)の使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、多層構造成分、特に軽量成分としての使用に関する。
【０００２】
自動車構造、及び他の工業分野では、以前から軽量成分の使用が増加しているが、この目的は、例えば燃費に関連する優位性を達成することである。特に、自動車構造では、構造成分に関する必要条件があり、第一に低重量を有し、第二に自動車構造に適用される、例えば強度に関連する、安全性の必要条件及び安定性の必要条件である。又、自動車における旅の快適性を増加するための、車両内部における低騒音レベルの達成に貢献する一連の絶縁特性又は固有振動数を有する構造成分に関するさらなる必要条件もある。その上、自動車工業は、構造成分が、例えば一様な被覆層を可能にするように、特に目に見える構造成分の光学特性及び表面品質に、厳しい必要条件を課している。
【０００３】
先行技術は、様々なタイプの軽量成分を開示している。これらの中で、特に、金属シートを、例えばプラスチック材料製の支持構造と組合せた成分があり、これらは、完全に、又はある程度、接着剤により互いに接着している。他の公知の製品は、さらに、金属製の支持構造を有する射出成形成分、射出成形成分自体、及び所望によりガラス繊維補強又は炭素繊維補強した、熱硬化性ＦＲＰ部品(ＲＴＭ、ＳＭＣ、ＢＭＣ)である。
【０００４】
「樹脂トランスファー成形(Resin Transfer Molding)」(ＲＴＭ)−トランスファー成形とも呼ばれることが多い−は、繊維マットを型の中に挿入し、次いで液体樹脂−硬化剤混合物を、加圧下で、その周囲に流し込む、繊維補強した成分の製造方法である。加熱により樹脂が反応し、固体製品を与える。
【０００５】
「シートモールディングコンパウンド（Sheet Molding Compound）」(ＳＭＣ) は、先行技術から公知のプレス組成物に関して使用する用語であり、反応性熱硬化性樹脂及びガラス繊維からなる練り粉状コンシステンシーのシートの形態にあり、繊維−プラスチック複合体の製造に使用される。ＳＭＣは、全ての必要な成分を、十分に予備混合した形態で、即加工できるように含んでなる。ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂が一般的に使用される。補強繊維は、マット、又は頻度は少ないが、織った布地の形態を取り、典型的な繊維長さは25〜50mmである。
【０００６】
「バルクモールディングコンパウンド（Bulk Molding Compound）」(ＢＭＣ)は、公知の半加工繊維−マトリックス製品である。ＢＭＣは、短ガラス繊維及びポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂、及び他の補強繊維又は樹脂系から構成されるのがほとんどである。天然繊維は、ガラス繊維に代わる低コストの代替品として使用されることが多くなっている。ＢＭＣは、未成形組成物として、袋又は他の包装で供給される。
【０００７】
しかし、これら公知の軽量成分にも関わらず、軽量成分の改良が依然として必要とされているが、これは、公知の系が、特に安定性、剛性等に関して不十分な特性を有するか、又は、自動車を組み立てる際に、例えばプラスチックシートを金属製の支持構造に接着剤により一つに接着する必要があり、金属成分とプラスチック成分を別に製造しなければならないので、非常に複雑な製造又は使用の方法が必要になるためである。
【０００８】
これまで先行技術から公知の軽量成分に関するもう一つの問題は、その上に、力−導入機能要素(力−導入要素)との組合せである。例えば、張合せは、これまで、負荷の吸収を意図する金属支持構造又は金属フレーム構造を、外側部品、例えば金属シート又はプラスチックシートと組み合わせることにより製造している。用語スペースフレームは、自動車分野で、この種の構造に使用される。対照的に、別の公知の種類の設計では、自己支持形の構造、外側車体構造部品が負荷を吸収する。以前の解決手法では、負荷を消散させることを意図する力−導入要素は、原則的に、負荷を支えるフレーム構造に、特に溶接、ネジ接続又はリベット締めにより接着され、その結果、操作コストが増加する。
【０００９】
従って、特に軽量成分に力−導入要素を、上記の固定方法を必要とせずに、一体化し、これによって力−導入要素の簡素化された取り付けを可能にすることが求められている。
【００１０】
上記の先行技術から出発し、本発明の目的は、軽量構造を意図し、第一に良好な特性、例えば剛性及び強度、を低重量で有し、第二に比較的容易に製造及び使用でき、特に自動車に完成成分として直接使用するための構造成分を提供することである。
【００１１】
この目的は、少なくともある程度、本発明により、第一及び第二繊維−複合体層を含んでなり、それらの間に、発泡プラスチックから製造された発泡体層が配置され、第一及び第二繊維−複合体層が、それぞれ少なくとも一つの繊維プライ（fiber ply）を有し、その繊維プライが、繊維材料からなり、熱可塑性プラスチックを基材とする(based on a thermoplastic)マトリックス中に埋め込まれている、多層構造成分により達成される。用語「複合体シート」は、繊維材料からなり、熱可塑性プラスチックを基材とするマトリックス中に埋め込まれている、少なくとも一つの繊維プライを有する、この種の繊維−複合体層にも使用される。プラスチックを基材とするマトリックスは、好ましくは少なくとも一つの第一及び一つの第二プラスチック層を含んでなり、それらの間に繊維プライが配置されている。プラスチック層は、例えばそれぞれプラスチックホイル（箔）（plastics foil）の少なくとも一つのプライを使用して製造することができる。本発明の構造成分は、力−導入要素に結合するための基底部、及び分岐構造を備えた固定構造をさらに有し、分岐構造は、基底部から様々な方向に伸びる少なくとも３個の分岐を含んでなる。
【００１２】
本発明は、２枚の複合体シートと、その間に配置された、発泡プラスチック製の発泡体層の組合せにより、特に剛性及び安定性に関して、非常に良好な機械的特性を有すると共に、低重量であり、従って、特に自動車構造用の軽量成分として好適な構造成分を提供する。これらの特性は、さらに、使用を意図する場所、例えば自動車内、に直接設置することができる一体性化された成分で提供される。特に、この構造成分は、それ自体が高い固有の剛性を有し、従って、過度に変形することなく、大きな力を吸収することができるので、追加のフレーム構造を必要としない。
【００１３】
記載した構造成分により、さらに、良好な音響絶縁特性を達成し、固有振動数のスペクトルをそれぞれの必要条件に適合させることができる。特に、多層の、構造成分のサンドイッチ状の構造により、音波の向きをそらすことができ、繊維複合体層及び発泡体層の様々な密度により、例えばアルミニウムシート又は鋼シートの場合に可能であるよりも、優れた音響絶縁を達成することができる。ここで、アルミニウムシート又は鋼シートは、例えば追加のＰＵ発泡体でリバースコーティングすることにより達成される追加の絶縁が必要であるのに対し、記載する構造成分は、それ自体が必要な絶縁を達成し、絶縁のための追加の材料及び操作を必要としない。
【００１４】
第一及び第二繊維複合体層は、例えば繊維の種類、繊維プライの数、及び熱可塑性プラスチックの種類に関して、同じ、又は異なった構造を有することができる。構造成分のゆがみは、同じ構造の第一及び第二繊維複合体層を使用することにより、防止することができる。他方、特別な用途に適切である様に調節した特性を有する構造成分は、異なった種類の第一及び第二繊維複合体層を使用して製造することができる。
【００１５】
上に記載した目的は、さらに、構造成分、特に上に記載した構造成分、の製造方法であって、第一及び第二繊維複合体シートを用意し、第一及び第二繊維複合体シートが、それぞれ繊維材料から製造され、熱可塑性プラスチックを基材とするマトリックス中に埋め込まれている少なくとも一つの繊維プライを有し、第一繊維複合体シートが、熱成形されて、第一半加工繊維複合体製品を得て、第二繊維複合体シートが、熱成形されて、第二半加工繊維複合体製品を得て、第一及び第二半加工繊維複合体製品が、発泡型中に、第一及び第二半加工繊維複合体製品の間にキャビティが形成される様に配置され、発泡プラスチックが射出され、キャビティ中に発泡体が形成される、方法により、少なくともある程度達成される。固定構造が、第一又は第二半加工繊維複合体製品中に導入された収容空間中に配置され、固定構造が、キャビティ中に突き出る様になっており、キャビティ中に発泡体が導入される時に、発泡プラスチックにより埋め込まれる。
【００１６】
「繊維複合体シートの熱成形」の表現は、繊維複合体シートが先ず熱可塑性プラスチックの軟化点より上の温度に加熱され、次いで、特に成形型を使用し、成形方法にかけられることを意味する。成形型の温度は、同様にこの目的のために、熱可塑性プラスチックの軟化点の領域に、例えば軟化点のあたり±20℃に調整される。第一及び第二半加工繊維複合体製品は、同じ形状又は異なった形状を有することができる。繊維複合体シートは、少なくとも80℃、好ましくは少なくとも90℃、特に少なくとも100℃の温度に加熱されるのが好ましい。これによって、加熱後に、繊維複合体シートの固化が速すぎて、最早正しく熱成形されない、又はプラスチックマトリックスの局所的分解さえ起こるという状況が回避される。マトリックスにポリカーボナートを使用する場合、繊維複合体シートは、100℃の領域にある温度に加熱する。
【００１７】
複合体要素は、例えば計器パネル又は屋根ライニングの製造からも公知の、様々な様式で製造することができる。好ましくはこの目的に必要な温度調整型は、実質的に第一半加工繊維複合体製品の形状に対応する第一型半分及び実質的に第二半加工繊維複合体製品の形状に対応する第二型半分を有し、それぞれの半加工繊維複合体製品がそこに固定される。
【００１８】
一製法では、半加工繊維複合体製品に、それらの全体に、又はある程度、接着剤を供給し、熱成形可能な、好ましくは熱硬化性の、発泡体の層を挿入し、型を閉じ、好適な温度で加圧する。
【００１９】
別の製法では、全体に、又はある程度、接着剤を備えた、熱成形可能な、好ましくは熱硬化性の発泡体の層を挿入し、型を閉じ、好適な温度で加圧する。
【００２０】
別の製法では、成形可能なプラスチック又は反応性混合物を半加工繊維複合体製品に塗布し、型をほとんど閉じ、反応性混合物を、半加工繊維複合体製品間で発泡させ、ここで好ましくは、発泡している混合物が、型を閉じた後に残っている開口部に接近し、型から逃げそうになる時に、型をさらに閉じる。しかし、発泡体が逃げるのを防止するための他の公知の方法、例えば複雑に入り組んだ、連続気泡フォームホイル、もある。しかし、完成した部品の設計に応じて、型の完全閉鎖は複雑すぎるか、又は完成した部品の品質が不十分になる様な場合、発泡体の僅かな程度の逃げも許容できる。
【００２１】
別の製法では、２個の半加工繊維複合体製品を含む型を先ず十分に閉じ、その結果生じたキャビティに反応性混合物を導入し、成形可能なプラスチック又は反応性混合物を半加工繊維複合体製品間で発泡させ、ここで好ましくは、発泡している混合物が、型を閉じた後に残っている開口部に接近し、型から逃げそうになる時に、型をさらに閉じる。しかし、発泡体が逃げるのを防止するための他の公知の方法、例えば複雑に入り組んだ、連続気泡フォームホイル、もある。
【００２２】
別の製法では、２個の半加工繊維複合体製品を先ず、固定して、又は固定せずに、接続し、次いで型の中に挿入し、型を十分に閉じ、次いで反応性混合物をキャビティの中に導入し、成形可能なプラスチック又は反応性混合物を半加工繊維複合体製品間で発泡させ、ここで好ましくは、発泡している混合物が、型を閉じた後に残っている開口部に接近し、型から逃げそうになる時に、型をさらに閉じる。しかし、発泡体が逃げるのを防止するための他の公知の方法、例えば複雑に入り組んだ、連続気泡フォームホイル、もある。
【００２３】
しかし、完成した部品の設計に応じて、型の完全閉鎖は複雑すぎるか、又は完成した部品の品質が不十分になる様な場合、発泡体の僅かな程度の逃げも許容できる。
【００２４】
上記した目的は、自動車の車体成分、特にテールゲート、エンジンフード、又は屋根要素、の製造用に上に記載した構造成分を使用することにより、さらに達成される。
【００２５】
構造的機械的特性及び低重量のために、本構造成分は、自動車の車体成分に特に好適である。特に、高表面品質は、これらの構造成分を、水平に配置した成分、例えば大表面積のため、及び露出される位置が特に高表面品質を有する必要があるテールゲート、エンジンフード、又は屋根要素、に使用することができる。
【００２６】
さらに、記載する構造成分は、機械的特性を、個別に調節できる表面特性と組み合わせているために、自動車の車体成分に特に好適であり、従って、例えば伝統的なスペースフレーム設計を使用する場合のように、続いて補強手段又は表面要素と組み合わせる必要が無い。
【００２７】
構造成分、構造成分の製造方法、及び構造成分の使用に関する様々な実施態様を以下に説明する。これらの実施態様が、ある程度特に構造成分、方法、又は使用に関してのみ記載する場合でも、それは構造成分、方法、及び使用にそれぞれ対応して適用される。
【００２８】
繊維複合体層のマトリックスは、好ましくは熱可塑性プラスチックである。好適な熱可塑性プラスチックは、ポリカーボナート、ポリスチレン、スチレン共重合体、芳香族ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタラート(ＰＥＴ)、ＰＥＴ−シクロヘキサンジメタノール共重合体(ＰＥＴＧ)、ポリエチレンナフタラート(ＰＥＮ)、ポリブチレンテレフタラート(ＰＢＴ)、環状ポリオレフィン、ポリ−又はコポリアクリラート、及びポリ−又はコポリメタクリラート、例えばポリ−又はコポリメチルメタクリラート(例えばＰＭＭＡ)、ポリアミド(好ましくはポリアミド６(ＰＡ６)及びポリアミド６,６(ＰＡ６,６))、及びスチレンとの共重合体、例えば透明ポリスチレン−アクリロニトリル（ＰＳＡＮ）、熱可塑性ポリウレタン、環状オレフィンを基剤とする重合体(例えばＴＯＰＳ(登録商標)、Ticonaから市販の製品)、及び上記重合体の混合物、及びオレフィン系共重合体とのポリカーボナートブレンド又はグラフト重合体、例えばスチレン／アクリロニトリル共重合体、及び所望により他の上記重合体である。
【００２９】
好ましい熱可塑性プラスチックは、ポリカーボナート、ポリアミド(好ましくはＰＡ６及びポリアミド６,６(ＰＡ６,６))及びポリアルキルアクリラート(好ましくは、ポリメチルメタクリラート)、及びこれらの熱可塑性プラスチックと、例えばポリアルキレンテレフタラート(好ましくはポリブチレンテレフタラート)、衝撃変性剤、例えばアクリラートゴム、との、ＡＢＳゴムとの、又はスチレン／アクリロニトリル共重合体との混合物の群からの少なくとも一種から選択される。熱可塑性プラスチックは、一般的に従来の添加剤（例えば、離型剤、熱安定剤、ＵＶ吸収剤）を含んでなる。
【００３０】
好ましい熱可塑性プラスチックは、ポリカーボナート(ホモ−又はコポリカーボナート)及びポリカーボナートとポリアルキレンテレフタラート(特にポリブチレンテレフタラート)の混合物である。ポリアルキレンテレフタラートの比率は、組成物全体に対して、一般的に5〜95重量％、好ましくは10〜70重量％、特に30〜60重量％であり、ポリカーボナート又はポリカーボナート／ポリアルキレンテレフタラートブレンドとＡＢＳ共重合体及び／又はＳＡＮ共重合体の混合物がさらに好ましい。好ましい熱可塑性プラスチックは、ポリカーボナート、及びポリカーボナートと、ポリアルキレンテレフタラート、特にポリブチレンテレフタラート(上記のような)、及びＡＢＳゴム及びアクリラートゴム、所望によりスチレン／アクリロニトリル共重合体の群からの少なくとも一種から選択された重合体の混合物から構成される。
【００３１】
本発明の目的には、ポリカーボナートは、ホモポリカーボナートのみならず、欧州特許出願公開第1,657,281号に記載されているように、コポリカーボナート及びポリエステルカーボナートも含まれる。
【００３２】
芳香族ポリカーボナートは、例えばジフェノールとハロゲン化カルボニル、好ましくはホスゲン、及び／又は芳香族ジアシルジハロゲン化物、好ましくはベンゼンジカルボン酸のジハロゲン化物との、界面製法における、所望により連鎖停止剤、例えばモノフェノール、を使用する、及び所望により三官能性又は三官能性を超える分岐剤（例えば、トリフェノール又はテトラフェノール）を使用する、反応により製造される。ジフェノールと例えばジフェニルカーボナートの反応によるメルト重合製法も同様に可能である。
【００３３】
好ましくは使用するポリカーボナートは、原則的に、公知の様式で、ジフェノール、炭酸誘導体、及び所望により分岐剤から製造される。
【００３４】
特に好ましいジフェノールは、4,4'-ジヒドロキシビフェニル、ビスフェノールＡ、2,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-メチルブタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、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、4,4'-ジヒドロキシビフェニルスルフィド、4,4'-ジヒドロキシビフェニルスルホン、及びこれらのジ-及びテトラ臭素化された又は塩素化された誘導体、例えば2,2-ビス(3-クロロ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、及び2,2-ビス(3,5-ジブロモ-4-ヒドロキシフェニル)プロパンである。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)が特に好ましい。
【００３５】
ビフェノールは、個別に、又は全ての望ましい混合物の形態で使用できる。ビフェノールは、文献から公知であるか、又は文献から公知の製法により得られる。
【００３６】
熱可塑性芳香族ポリカーボナートの平均モル質量、重量平均Ｍｗ（ＧＰＣ(ポリカーボナート標準によるゲル透過クロマトグラフィー)により測定）は、15000〜50000g/mol、好ましくは20000〜40000g/mol、特に好ましくは26000〜35000g/molである。
【００３７】
繊維複合体材料のマトリックスは、好ましくは繊維間の熱可塑性結合剤として機能する熱可塑性プラスチックである。繊維複合体層の繊維複合体は、完成した（加工）複合体シートに対して一般的に20〜70体積％、好ましくは30〜55体積％、特に好ましくは35〜50体積％の繊維を含んでなる。
【００３８】
複合体要素の充填に使用する発泡体は、主として連続気泡又は主として独立気泡を有し、非常に広範囲のフォームを含むことができる。発泡製法は、化学的又は物理的発泡剤を使用することができる。この種のコア層の製造に好適な重合体は、イソシアナート系(ポリウレタン、ポリ尿素、ポリイソシアヌラート、ポリオキサゾリジノン、ポリカルボジイミド)、エポキシ系、フェノール系、メラミン系、ＰＶＣ、ポリイミド、ポリアミド、又は上記重合体の混合物でよく、ここで熱硬化性プラスチックが好ましく、イソシアナート系及びそれらの混合物が特に好ましい。好適なポリウレタンは、当量60〜400g/molの短鎖ポリエーテルポリオール、又は当量400〜3000g/molの長鎖ポリエーテルポリオールを基剤とする。
【００３９】
上記の発泡体は、好ましくは、半加工繊維複合体製品に使用する重合体の軟化点より上で安定しており、安定性の限界と見なされる温度は、ASTM E831(Campus)の測定パラメーターを使用して測定して、発泡体の熱膨張率アルファがゼロ未満になる温度である。
【００４０】
上記の構造成分により、例えば構造成分の一様なコーティング、特に露出される領域（例えば、自動車の車体）における使用を可能にする、高表面品質を達成することができる。
【００４１】
繊維複合体材料を繊維材料で製造し、繊維材料を、熱可塑性プラスチックを基剤とするマトリックスに埋め込む場合、材料は、冷却の際に異なった収縮を示す。繊維材料は、典型的には非常に僅かな収縮を示す、又は炭素繊維の場合、実際には負の収縮を示すのに対し、熱可塑性プラスチックは、より高い収縮を示す。繊維の濃度はマトリックス中で局所的に変化するので、繊維の位置によって、マトリックス材料の多い区域、及びマトリックス材料の少ない区域があり、従って、収縮もそれに応じて変化する。従って、繊維複合体材料は、材料の繊維構造により影響を受ける不均質な表面を有する。上記の構造成分実施態様における繊維複合体層のマトリックスに使用されるポリカーボナート、特に無定形のポリカーボナートは、他の、特に半結晶性のプラスチックより約50％低い収縮を示し、従って、繊維による表面効果の回避を可能にする。
【００４２】
構造成分の別の実施態様では、第一及び/又は第二繊維複合体層の繊維プライが、一方向繊維プライの、織布プライの、不規則繊維プライの、又はそれらの組合せの形態を取る。一方向繊維プライにより、より優れた表面品質を達成できるので、一方向繊維プライを使用するのが好ましい。一方向繊維プライは、一方向(ＵＤ)テープとも呼ばれることがあり、繊維が、一方向で互いに横に並んでいるレイドファイバースクリーンである。従って、一方向繊維プライの表面は、例えば織布プライの場合よりも、より滑らかであり、従って、第一及び/又は第二繊維複合体層の、従って、構造成分の、より滑らかな表面を達成することができる。その上、一方向繊維プライの繊維の方向を、構造成分の負荷の主要方向に適合させ、従って、構造成分の特別な補強を、その意図する用途に許容できる。
【００４３】
構造成分の別の実施態様では、第一及び/又は第二繊維複合体層の繊維材料が、次の繊維タイプ、即ちガラス繊維、炭素繊維、玄武岩繊維、アラミド繊維及び金属繊維の一種以上から製造された繊維を含んでなる。これらの繊維は、繊維複合体シート及び構造成分を製造する際に、高温に耐えられるので、特に天然繊維より好ましい。ポリカーボナートが繊維複合体層のマトリックスに使用される場合、最良の結果は、特にガラス繊維及び炭素繊維により提供される。
【００４４】
構造成分の別の実施態様では、第一及び/又は第二繊維複合体層の繊維材料の、それぞれの繊維複合体層の総体積に対する、体積による含有量(content by volume)は、30〜60体積％、好ましくは40〜55体積％である。繊維材料の体積含有量がより高い場合、繊維複合体層は、全体的にマトリックス材料が少なすぎ、繊維の十分な固まり、即ちマイクロ含浸が達成されない。繊維がマトリックスのプラスチックにより埋め込まれている場合にのみ、耐久性が得られ、成分全体の剛性に貢献する。最大60体積％又は最大55体積％の繊維含有量では、特に個々の繊維の実質的に全てが、マトリックスのプラスチックにより、大きな比率の埋込が達成され、これによって、構造成分の高い剛性が達成される。プラスチックの比率が高すぎる場合、特に繊維材料の体積による含有量が30体積％又は40体積％未満である場合、対応する繊維複合体層及び従って構造成分が、単により厚く、より重くなり、機械的特性における対応する改良は無い。
【００４５】
第一及び/又は第二繊維複合体層の熱可塑性プラスチックは、軟化点が少なくとも120℃、好ましくは少なくとも130℃である。これによって、意図する用途で起こり得る、例えば100℃を超える、好ましくは110℃を超える高温においても、寸法安定性を維持する構造成分が得られる。
【００４６】
構造成分の別の実施態様では、発泡層の発泡プラスチックの破壊温度は、少なくとも130℃、好ましくは少なくとも160℃、特に180℃を超える。「発泡プラスチックの破壊温度」の表現は、発泡プラスチックにより形成された発泡層の発泡構造が、収縮プロセスにより破壊される温度を意味する。収縮プロセスは、発泡体の直鎖膨張率が負であることを特徴とする。破壊プロセスは、ASTM E831(Campus)に基づく方法により、273Kから上の温度範囲で、直鎖膨張を決定することにより研究される。複合体シートの好ましい軟化点以上の破壊温度を有するプラスチックの、発泡層への使用により、高温でも全体的に寸法安定性の構造成分が得られる。この手法は、さらに、繊維複合体層を成形方法にかけるのに必要な温度で、構造成分が柔らかくなりすぎず、従って、引き起こされる恐れのある構造成分のゆがみが全て回避されるので、後に続く構造成分の熱成形も容易にする。発泡プラスチックの破壊温度は、第一及び/又は第二繊維複合体層のマトリックスに使用するプラスチックの軟化点を、特に少なくとも20℃、好ましくは少なくとも40℃、超えているのが好ましい。
【００４７】
より好ましい実施態様では、発泡層は、熱硬化性発泡層である。熱硬化性発泡層を、第一及び/又は第二繊維複合体層用の熱可塑性プラスチックと比較して、例えば180℃までの高温で、熱硬化性発泡層は、典型的には、寸法安定性を維持する。
【００４８】
発泡層の発泡プラスチックの比較的高い破壊温度は、さらに、後に続く第一又は第二繊維複合体層の軟化の際、例えば別の成分への溶接する時に、発泡層の破壊を阻止し、従って、構造成分の好ましくない変形又は破壊を阻止する。
【００４９】
構造成分の別の実施態様では、発泡層のプラスチックが、下記の群からの一種以上のプラスチックを含んでなる、即ちこの種のコア層の製造に好適な重合は、イソシアナート系(ポリウレタン、ポリ尿素、ポリイソシアヌラート、ポリオキサゾリジノン、ポリカルボジイミド)、エポキシド系、フェノール系、メラミン系、ＰＶＣ、ポリイミド、ポリアミド、又は上記重合体の混合物でよく、ここで熱硬化性プラスチックが好ましく、イソシアナート系及びそれらの混合物が特に好ましい。他の好適な成形可能な重合体は、ポリカーボナート及びポリオレフィンである。ポリウレタンが発泡層に非常に良好な好適性を有する理由の一例は、第一にポリウレタンは繊維複合体層に良く密着し、従って、多層構造成分の好適な結合を与え、第二に、典型的には、約150〜160℃を超える高い破壊温度を有し、従って、高温においても寸法的に安定した構造成分の製造が可能である。
【００５０】
構造成分の別の実施態様では、発泡体層の発泡プラスチックが、80〜150g/cm３、85〜130g/cm３、特に好ましくは90〜120g/cm３の密度を有する。この手法によって、第一に良好な音響絶縁特性、十分に高い強度値、及び良好な熱絶縁特性を達成し、第二に低重量の構造成分を達成することができる。
【００５１】
構造成分の別の実施態様では、発泡体層が、厚さが異なった少なくとも2つのサブ区域を有する。上記の構造成分の3次元形状は、それぞれの意図する用途に、非常に融通性良く適合することができる。特に、構造成分の外部幾何学的構造は、異なった厚さの区域を有する発泡体層を備えることにより、それぞれの用途に適合することができる。特に、この構造成分は、第一及び第二繊維複合体層が平行ではなく、その代わりに互いに0°より大きい、例えば5°より大きい角度にあり、構造成分が徐々に変化する厚さを有する区域を含んでなる。構造成分の局所的厚さは、構造成分の計画された用途における機械的負荷に適合するのが好ましい。例えば、トランクリッドに使用する構造成分は、ヒンジの区域で局所的に厚くなり、負荷のあまりかからない区域では局所的に薄くなるように設計することができる。
【００５２】
構造成分の別の実施態様では、第一及び/又は第二繊維複合体層は、0.2〜6.0mm、好ましくは0.4〜4.0mm、特に0.8〜1.5mmの範囲にある厚さを有する。特に0.8〜1.5mmの範囲にある厚さは、剛性に関して良好な機械的特性を達成することができよう。0.8mm未満の層厚は、剛性を低下させるのに対し、1.5mmを超える厚さは非常に剛性のある成分を達成することができるが、それに応じて高重量になる。しかし、例えばエンジンフード用の特に安定した設計に必要な構造成分には、4mmまで、5mmまで、又は6mmまでの厚さも考えられる。特に0.4mmから出発する、又は事実0.2mmから出発する非常に小さい成分には、より小さい厚さもさらに考えられる。第一及び第二繊維複合体層は、原則的に、同じ厚さ又は異なった厚さを有する。
【００５３】
構造成分の別の実施態様では、発泡体層が、2〜80mm、好ましくは8〜25mmの最大厚さを有する。ここで「最大厚さ」の表現は、第一及び第二繊維複合体層間の最大距離を意味し、発泡体層がこれらの間に配置されている。発泡体層が一定厚さを有する必要はなく、従って、本実施態様における厚さ範囲は、発泡体層の最大厚に基づく。
【００５４】
特に良好な剛性特性は、8〜25mmの範囲内で達成される。8mm未満の厚さは、剛性を低下させ、さらに、8mm未満の発泡体層を形成する射出製法は困難であるか、又は少なくともより困難であるので、高い製造コストを招く。25mmを超える厚さは非常に剛性のある成分を達成するが、高重量になり、構造成分の軽量構造の利点が下がる。しかし、より大きい発泡体層の厚さ、特に80mmまでの厚さも、特定の用途、例えば非常に良好な絶縁が重要である場合には、考えられる。
【００５５】
構造成分の別の実施態様では、プラスチックホイル、特にポリカーボナートホイルが、第一及び/又は第二繊維複合体層の、発泡体層と反対側に面する側に付けられる。構造成分の繊維複合体層の少なくとも一方に追加ホイルを施すことにより、構造成分の表面品質を改良することができる。特に、高負荷下でも、繊維複合体層の一方から繊維構造が、表面に影響を及ぼすことは決してない。さらに、プラスチックホイルを施した構造成分の表面は、計画された用途、例えば着色及び構造付与、等に必要な表面特性を与えることができる。追加のプラスチックホイルは、構造成分を、追加被覆、例えば塗布すべき被覆層、用に準備することができる。その上、プラスチックホイルは、耐引っかき性外側層として設計することができ、それによって、特にＵＶ硬化性ラッカー系を備えている場合、従来の被覆を置き換える。
【００５６】
プラスチックホイルは、好ましくはポリカーボナート製又はポリカーボナート混合物製のホイルである。この種のホイルの使用は、対応する繊維複合体層に対して、特にこの繊維複合体層が同様にポリカーボナートマトリックスを含んでなる場合に、良好な密着性を与える。その上、この方法は、温度変化、特に後に続く成形プロセス、に対して高い耐性を有する構造成分を達成する。
【００５７】
ホイルの厚さは、好ましくは25〜1000μmの範囲、より好ましくは50〜500μmの範囲、特に75〜250μmの範囲内である。
【００５８】
この方法の一実施態様では、第一又は第二繊維複合体シートの熱成形の際、熱可塑性プラスチックから製造されたホイルを、熱成形プロセスの際に使用する成形型中に、熱成形プロセスの後、対応する半加工繊維複合体製品にしっかりと密着しているように配置する。
【００５９】
この種のホイルは、繊維複合体シートを熱成形する際に、繊維複合体シートに直接接着できることが分かった。これは、第一に、ホイルと、製造された繊維複合体シート又は半加工繊維複合体製品の間に、一様で安定した、全表面接着を与えることができる。第二に、これは、半加工繊維複合体製品にホイルを付けるための追加の付与工程の使用を回避する。
【００６０】
この方法の一実施態様では、ホイルを熱予備成形にかけてから、成形型の中に配置する。ホイルを予備成形することにより、特にしわを避けて、半加工繊維複合体製品にホイルを一様に付けることができる。
【００６１】
構造成分の別の実施態様では、第一及び/又は第二繊維複合体層の、発泡体層と反対側に面する側に、又はその上に施されたプラスチックホイルに施された被覆層がある。特に繊維複合体層上に付けられたプラスチックホイルにより、構造成分は、良好な被覆特性を有し、特に繊維構造により引き起こされる全ての効果を回避する。被覆層は、複数の下側層、例えば基材をさらなる層に対して調製するプライマー系からなる第一層、ベースコートからなる第二層、及びクリヤコートからなる第三層を有することができる。特に、被覆層は、着色されたベースコート、その上に塗布された、例えば深い光沢効果を達成することができる透明クリヤコートを含むことができる。被覆層は、例えば下記の層、即ちプライマー系からなる第一層、赤−メタリックベースコートからなる層、及び高光沢クリヤコートからなる第三層を含むことができる。
【００６２】
被覆層の厚さは、好ましくは15〜300μm、より好ましくは15〜100μm、特に20〜50μmである。
【００６３】
構造成分の別の実施態様では、第一及び第二繊維複合体層は、構造成分の少なくとも一つの周囲区域で互いに直接接触している。「互いに直接接触」の表現は、周囲区域で、2つの繊維複合体層が、その間に配置される発泡体層部分無しに、互いに接触していることを意味する。しかし、例えば第一及び第二繊維複合体層間に配置される薄い接着層があるが、この場合、第一及び第二繊維複合体層は、なお、実質的に互いに直接接触していると考えられる。この実施態様は、少なくとも周囲区域で、繊維複合体層が発泡体層を含む構造成分を与えるので、第一に、発泡体層が、例えば機械的効果又は湿分浸透から保護され、第二に、周囲区域で構造成分の表面特性が改良される。第一及び第二繊維複合体層は、2個の繊維複合体層が実質的に完全に発泡体層を取り囲む様に、構造成分の全周囲区域で実質的に互いに直接接触しているのが好ましい。
【００６４】
構造成分の別の実施態様では、第一及び/又は第二繊維複合体層は、構造成分の少なくとも一つの周囲区域で折り曲げる。例えば、2個の繊維複合体層の一方を、それぞれの他の繊維複合体層の周りで折り曲げるか、又は両方の繊維複合体層を互いに一つに折り曲げることができる。これによって、繊維複合体層は周囲で密封され、例えば繊維複合体層間における湿分の浸透が阻止される。
【００６５】
成分を、例えば、自動車の車体の、負荷を受ける、及び/又は張合せ構造として使用する場合、力―導入要素を成分、例えばヒンジ、ロック等に備える必要があることが多い。先行技術で使用する鋼シート成分の場合、力-導入要素は成分に、例えば溶接又はリベット留めされるか、又は支持するボトム-プレート構造により、そこに接着される。
【００６６】
しかし、軽量構造の意図は、軽量成分を使用して、鋼シート成分を置き換えることである。鋼シート成分を置き換えることができる有利な成分の利点の例は、上記の構造成分である。これらの成分の場合、力-導入要素は、繊維複合体層の一つにのみ接着させないのが有利である。力-導入要素を繊維複合体層に溶接するのは困難であることが多く、表面特徴を損なうことが多いか、又は、溶接手順の際に、又はその後で力を導入した時に、構造成分にゆがみや損傷を与えるか、又は繊維複合体層を破壊してしまうことさえある。力-導入要素を発泡体層に直接結合させることも、発泡体層は比較的軟質であり、従って、力を力-導入要素から直接力を導入するのが困難なので、同様に問題である。発泡体層を有する他の構造成分でも、同様の問題が生じる。
【００６７】
固定構造を有する上記の構造成分は、力-導入要素から軟質発泡体、例えば上記の構造成分の発泡体層、に効果的に力を導入できる構造を提供する。この目的には、固定構造の分岐構造を、構造成分の発泡体層中に一体化させる。基底部から様々な方向に伸びる少なくとも3つの分岐により、分岐構造は、分岐していない構造より高い表面-対-容積比を有し、従って、分岐構造と発泡体層の発泡体の間に、力を導入するための大きな界面が得られる。その上、3つの分岐は、発泡体中に様々な方向で力を導入することができる。好ましくは、分岐の方向は、分岐が、ある程度張力の方向に、ある程度、導入すべき力の押す方向に進行するように選択する。分岐の方向は、特に、計画する用途の際に通常生じる力方向に適合させることができる。特に、分岐の方向は、計画する用途の際に通常生じる力が、引張力になる様に、即ち力が実質的に分岐の長さ方向に作用する様に選択することができる。
【００６８】
固定構造の一例では、基底部から様々な方向に伸びる少なくとも3つの分岐が、実質的に一平面内にある。分岐構造が4つ以上の分岐を有する限り、これら全ての分岐が実質的に一平面内にある。従って、例えば、上記の構造成分の発泡体層の場合のように、分岐構造を、その長さ及び幅よりはるかに小さい厚さの発泡体層中に導入することも可能である。
【００６９】
分岐の、基底部からさらに遠く離れた末端は、以下、該分岐の遠位末端と呼び、それぞれの分岐の他の末端は、対応して、近位端(proximal end)と呼ぶ。
【００７０】
3つの分岐の方向は、好ましくは、分岐が、基底部の周りに実質的に一様に分布する様に選択する。従って、力を様々な方向に導入することができる。特に好ましくは、3つの分岐の方向は、基底部が、3つの分岐の遠位末端間に引いた想像上の三角形内に入る様に選択する。仮想的な三角形の面積を最大限にするのが好ましい。
【００７１】
固定構造の別の実施態様では、基底部が、実質的に分岐の平面に対して直角に伸びる、力-導入要素と結合するための接続区域を有する。接続区域は、例えばコネクタの形態を取ることができる。分岐構造が、発泡体層中に埋め込まれる時、これによって、好ましくは発泡体層から突き出た接続区域を与えることができ、そこに力-導入要素を取り付けることができる。
【００７２】
この種の、その分岐構造を備えた固定構造が、上記の構造成分中で発泡体層の中に一体化される場合、接続区域は、第一又は第二繊維複合体層に伸びる。接続区域は、力-導入要素が、固定構造の接続区域に、従って構造成分上に取り付けられるように、好ましくはある程度第一又は第二繊維複合体層中に伸びるか、第一又は第二繊維複合体層中に完全に入り込むことができる。
【００７３】
別の実施態様では、固定構造の分岐構造の少なくとも一分岐から、少なくとも一つのさらなる分岐が伸びる。従って、与えられた分岐構造は、二つ以上の分岐レベルを有し、第一に、より有利な表面-対-容積比を有し、第二に、発泡体中で分岐構造のインターロック結合も改良される。分岐構造の分岐レベルは、好ましくは少なくとも2、より好ましくは少なくとも3、特に少なくとも4である。「分岐構造の分岐レベル」の表現は、分岐構造の分岐の基底部から遠位末端までの分岐の最大数を意味する。例えば、分岐構造が、さらなる分岐を持たない分岐だけを有する場合、分岐のレベルは1に等しい。該分岐の少なくとも一個から分岐するさらなる分岐がある場合、分岐レベルは2に等しい。該第二レベルの分岐から分岐する少なくとも一個のさらなる分岐がある場合、分岐レベルは3に等しい、以下同様。分岐構造の分岐のより大きなレベルは、より有利な表面-対-容積比、及び発泡体内の分岐構造のより優れたインターロック結合を達成する。
【００７４】
別の実施態様では、固定構造の分岐構造の、少なくとも一個の、好ましくは実質的に全ての分岐の、剛性、特に引張及び/又は曲げ剛性が、遠位方向で低下する。「遠位方向」の表現は、それぞれの分岐の遠位末端に向かう方向を意味する。遠位方向で低下する剛性により、分岐は、力導入の際に遠位方向で、より大きな変形を可能にする。これは、固定構造の基底部の区域、又は基底部に近い区域だけでなく、実質的に分岐の長さ全体にわたって、力の導入を達成する。
【００７５】
分岐が、その全長にわたって一定に維持する剛性を有する場合、力-導入要素から、固定構造上に加えられる力、例えば引張力、の結果は、分岐が、基底部に近い区域でのみ周囲の発泡体に対して押し付けられ、従って、力の導入が該区域のみでも達成される。対照的に、遠位方向において低下する剛性の影響により、対応する分岐が、実質的に該分岐の全長にわたって、周囲の発泡体に対して押し付けられ、従って、力導入が実質的に分岐の全長にわたっても達成される。分岐構造の分岐のレベルが1より大きい場合、剛性、特に引張（tensile）及び/又は曲げ(flexural)剛性(stiffness)、は、各分岐レベルから次のレベルに低下するのが好ましい。
【００７６】
好ましくは、分岐構造の少なくとも一個の分岐の設計は、力が固定構造中に導入される場合、分岐から、分岐を取り囲む発泡体層の発泡体中への力導入が、関連する分岐の長さの少なくとも25％、好ましくは少なくとも50％、特に少なくとも75％にわたって行われる様にする。これは、例えば分岐の剛性が遠位方向で低下することにより達成される。好ましくは、実質的に分岐構造の全ての分岐が、それに従って設計される。
【００７７】
別の実施態様では、固定構造の分岐構造の、少なくとも一個の分岐の断面積が、遠位方向で低下する。従って、剛性、特に引張及び/又は曲げ剛性の低下を、遠位方向で達成することが容易に可能である。この手法は、さらに材料を節約できる。
【００７８】
別の実施態様では、固定構造の分岐構造の少なくとも一個の分岐、好ましくは分岐構造の実質的に全ての分岐が、分岐を通って延びる複数の開口部を有する。これによって、分岐構造の、発泡体層中への一体化を改良し、従って、特に発泡体と分岐構造の間のより優れたインターロックを製造することができる。「分岐を通って伸びる開口部」の表現は、分岐の片側から分岐の反対側へ伸びるトンネル状開口部を意味する。この開口部は、例えば、格子の場合のように、角のある断面、又は丸くなった、もしくは円形の断面を有することができる。
【００７９】
別の実施態様では、固定構造の分岐構造の少なくとも一個の分岐が、リブを有する設計である。好ましくは、固定構造の実質的に全てがリブを有する設計である。これによって、複数の開口部が分岐を通って伸び、従って、発泡体と分岐構造の間のインターロック結合を改良することができる。「リブを有する設計」の表現は、関連する分岐が、複数の縦方向支柱及び複数の横方向支柱を含んでなり、これによって、分岐の格子状の全体的な構造が得られる。
【００８０】
別の実施態様では、固定構造が実質的にプラスチックからなる。これによって、軽量構造用の軽量固定構造を提供することができる。好適で好ましいプラスチックの例は、ポリカーボナート、ポリプロピレン、ポリアルキレンテレフタラート、ポリアミド、及びそれらの混合物である。固定構造は、代わりに、金属又は合金、好ましくはアルミニウム又はアルミニウム合金から構成される。この場合も同様に、この手法は、軽量固定構造を提供することができる。
【００８１】
別の実施態様では、固定構造は、射出成形により製造される。この手法は、固定構造の複雑な分岐構造をコスト的に有利な製造を可能にする。
【００８２】
別の実施態様では、固定構造の基底部に取り付けた力-導入要素がある。力-導入要素は、例えばヒンジ又はロックの一部でよい。力-導入要素は、その上、別の成分でよいか、又は固定構造と一体設計されていることができる。
【００８３】
分岐構造が発泡体層中に埋め込まれている固定構造で、力-導入要素、例えばヒンジ、から軽量構造中に力を直接導入できることが分かった。分岐構造により、大面積全体にわたって、大区域全体にわたって、力を発泡体層中に導入することができ、これによって、比較的軟質の発泡体層中にかなりの力を導入することができる。
【００８４】
繊維複合体層の一つの中へ力を直接導入することは、対照的に、繊維複合体層の一つに力-導入要素を溶接することにより、熱により引き起こされる、繊維複合体層の表面に目に見える欠陥及び/又は繊維複合体層中に不利な変化又は応力を生じるので、不可能であろう。繊維複合体層の一つに力-導入要素を接着することは、力が導入される時に、熱により引き起こされる、繊維複合体層の局所的変形、及び時として繊維複合体層中の不利な変化又は応力につながるであろう。
【００８５】
上記の固定構造により、この種の不利な繊維複合体層中への直接力導入を回避することができる。実質的に全ての力は、発泡体層中に導入されるので、力-導入の地点、即ち収容空間の区域で、追加の補強構造をさらに省略することができる。
【００８６】
固定構造の、特に固定構造の分岐構造の材料、及び発泡体層の材料は、好ましくは、その材料が互いに接着する様に、互いに適合させる。この手法により、発泡体層の発泡体と分岐構造の間のインターロック結合及び/又は摩擦結合のみならず、発泡体が固定構造にその表面で接着するので、密着結合も作られる。これは、例えばポリカーボナート混合物を固定構造に使用することにより、ＰＵから製造された発泡体層で達成される。あるいは、発泡体層及び分岐構造に、互いに接着しない、又は互いにほんの僅かに接着する材料、例えばＰＵ発泡体中でポリプロピレンを分岐構造に使用することも可能である。この場合、分岐構造から発泡体層の発泡体中への力導入は、発泡体層の発泡体と分岐構造間のインターロック結合及び/又は摩擦結合により、なお可能である。
【００８７】
第一又は第二繊維複合体層が収容空間を有し、固定構造が該収容空間中に伸びるのが好ましい。この手法により、固定構造は、この地点で、力-導入要素を構造成分に接続できるように、繊維複合体層の区域中に伸びる。この手法により、製造方法の際に、固定構造が収容空間中で固定されてから発泡体層が導入されるので、構造成分の製造も簡素化される。収容空間は、例えば第一又は第二繊維複合体層中で開口部の形態を取り、その開口部を通して固定構造の一部が伸びることができる。
【００８８】
固定構造の分岐構造には、熱膨張率が発泡体層の熱膨張率に近い、特に熱膨張率が発泡体層の熱膨張率から10％未満、特に5％未満しか異ならない、材料を選択するのが好ましい。温度変化が起きた場合、この手法は、構造成分の変形及び/又は固定構造の負荷への露出を低減する、又は事実阻止することができる。
【００８９】
本方法の一実施態様では、機能的要素又は固定構造が、第一又は第二半加工繊維複合体製品中に導入された収容空間中で、機能的要素の一部が、又は固定構造の分岐構造が、キャビティ中に突き出し、発泡体がキャビティ中に導入される時に、発泡したプラスチックにより埋め込まれる様に配置されている。この手法により、構造成分を製造する際に、機能的要素及び/又は分岐構造が簡単な様式で、構造成分中に直接一体化されるので、機能的要素及び/又は固定構造をすでに含んでなる構造成分が得られ、構造成分中に該要素及び/又は構造を設置することが実際可能である程度に、後で設置する必要が最早無い。
【００９０】
これに関して、上記の目的は、少なくともある程度、上記した構造成分の使用により、特に車体用の成分群の製造に関して達成され、成分群は、構造成分及び構造成分の固定構造に固定した力-導入要素を含んでなり、該要素は特にヒンジである。成分群は、例えば力-導入要素としてヒンジを備えたテールゲートでよい。
【００９１】
この目的は、その上、少なくともある程度、この種の、特に車体用の、構造成分及び構造成分の固定構造に固定した力-導入要素、特にヒンジ、を含んでなる成分群により達成される。成分群は、例えば力-導入要素としてヒンジを有するテールゲートでよい。
【００９２】
上記の固定構造により、力-導入要素を直接取り付けることができ、その例は各種材料、例えば金属又はプラスチック、特にプラスチック混合物、特にポリカーボナート含有プラスチック混合物、特にポリカーボナート-ポリエステル混合物から製造されたヒンジである。従って、構造成分を直接及び簡単な様式で、力-導入要素、例えばヒンジ、に接続することができ、構造成分は、テールゲート又はエンジンフードとして使用するのが特に有利である。
【００９３】
別の実施態様では、構造成分は、少なくともある程度発泡体層中に埋め込んだ機能的要素、特に光学、電気、及び/又は電子部品を含んでなる。機能的要素は、構造成分中に、特に発泡体層中に、効果的に一体化でき、従って、この手法は、機能的要素を適切に一体化した構造成分を与えられることが分かった。「機能的要素」の表現は、特別な機能的特性、例えば光学的導体又はレンズの形態にある光学的要素、又は光源、光センサー、送信機、又は受信機（特に光学的、電気的、又は電子的受信機を含む）の形態にある電気的又は電子的要素を意味する。
【００９４】
特に、2つの繊維複合体層は、機能的要素に適切な収容空間又は切欠き（cutout）を有することができ、ここで意図することは、例えば発泡体層中に埋め込まれた光学的導体が、構造成分の表面又は表面のすぐ下の地点に案内され、その位置で光を発することである。
【００９５】
好ましくは、2つの繊維複合体層の一方の上に、収容空間又は切欠きの区域で、半透過性光学層を付けることができる。この手法は、構造成分上に表面区域を提供でき、該表面区域は、第一に、少なくともある程度、その下に配置した光学的要素から光を、その光を外側から(例えば照明されたピクトグラムの形態で)目に見える様に透過でき、第二に、光学的要素が光を発しない場合、光学的要素を、該表面区域が層のベースカラーに吸収される様に覆う。この種の層に使用される別の用語は、デイ-ナイト-デザイン層である。
【００９６】
本発明の他の特徴及び利点は、以下に、添付の図面を参照しながら、実施態様により説明する。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
図面は下記を示す：
【図１】図１は、本発明の一実施態様における多層構造成分を製造するための出発加工品としての繊維複合体シートを示す。
【図２】図２は、本発明の別の実施態様における多層構造成分を製造するための別の繊維複合体シートを示す。
【図３】図３は、繊維複合体シートを製造するための工程例のダイアグラムを示す。
【図４】図４は、本発明の一実施態様における、第一繊維複合体シート製の、半加工繊維複合体製品を製造するための工程のダイアグラムを示す。
【図５】図５は、図４で「Ｖ」により示す断面に対応する断面図を示す。
【図６】図６は、本発明の方法の別の実施態様に対する、予備成形されたプラスチックホイルを製造するための工程のダイアグラムを示す。
【図７】図７は、本発明の一実施態様における、２つの半加工繊維複合体製品から製造された多層構造成分を製造するための工程のダイアグラムを示す。
【図８】図８は、図７で「VIII」により示す断面に対応する断面図を示す。
【図９】図９は、本発明の一実施態様における、多層構造成分の断面図を示す。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施態様における、多層構造成分の断面図図を示す。
【図１１】図１１は、埋め込んだ機能的要素を備えた、本発明の別の実施態様における、多層構造成分の断面図を示す。
【図１２】図１２は、本発明の一実施態様における、多層構造成分のための固定構造の全体図を示す。
【図１３】図１３は、図１２の固定構造の平面図を示す。
【図１４】図１４は、図１３で示す断面線XIVに沿って見た断面図で、図１２の固定構造を示す。
【図１５】図１５は、多層構造成分中に一体化した図１２の固定構造を有する、本発明の別の実施態様における多層構造成分を示す。
【００９８】
多層構造成分を製造するための本発明の方法の実施態様を、以下に図１〜８を参照しながら説明する。
【００９９】
この方法を行うには、先ず第一及び第二繊維複合体シートを用意することが必要である。図１は、本方法に好適なこの種の、熱可塑性プラスチック製のマトリックス８の中に埋め込んだガラス繊維織布の繊維プライ４を含む、繊維複合体シート２の例を示す側方断面図である。図２は、本方法に同様に好適な、炭素繊維織布製の第一繊維プライ１６及び第二繊維プライ１８を含んでなる、繊維複合体シート１２の側方断面図を示す。繊維プライ１６、１８は、熱可塑性プラスチック製のマトリックス２０の中に埋め込まれている。あるいは、本方法に使用する繊維複合体シートが、特に他の繊維織布からも製造された、多数の繊維プライを有することも可能である。
【０１００】
図３は、繊維プライで繊維複合体シートを製造する方法の例を示す。この方法では、ストリップの形態にある繊維プライ２４を第一リール２２から繰り出し、ストリップの形態にあるプラスチックホイル３０、３２を第二及び第三のリール２６、２８から繰り出す。ガイドロール３４により、繊維プライ２４及びプラスチックホイル３０、３２が互いに重なり、層構造３６を形成し、加熱素子３８により加熱した２本ベルトプレス４０の中に導入される。２本ベルトプレス４０中で、層構造３６が圧力及び熱の作用によりプレスされ、繊維複合体材料４２を形成する。２本ベルトプレスの温度は、層構造３６のプラスチックホイル３０、３２の少なくとも部分的融解を引き起こすのに十分に高く、層構造３６のプラスチックホイル３０、３２を融解させ、繊維プライ２４を埋め込むマトリックスの形成を引き起こす。次いで２本ベルトプレス４０から連続ストリップ４４として出る繊維複合体材料４２は、仕上げ装置４６中に導入され、その中で、例えばストリップ４４は切断され、繊維複合体シート４８を形成する。
【０１０１】
製造方法を、例として説明する。リールの数を増加することにより、複数の繊維プライを有する繊維複合体シートを、同様の様式で製造することができる。特に、図２に示す繊維複合体シート１２に対して５個のリールを使用し、その中の２個が繊維プライを運び、その中の３個がプラスチックホイルを運ぶことができる。
【０１０２】
次いで、用意した第一及び第二繊維複合体シートは、熱成形され、第一及び第二半加工繊維複合体製品を形成する。
【０１０３】
本発明の一実施態様における、熱成形による繊維複合体シート製の半加工繊維複合体製品の製造工程をここで図４ａ−ｃを参照しながら説明する。
【０１０４】
図４ａに示す様に、これは、先ず繊維複合体シート５２を加熱炉中で、例えば赤外放射線５６を放出する赤外加熱炉中で、繊維複合体シート５２のマトリックスのプラスチックの軟化点より上の温度に、繊維複合体シートが変形し得るように、加熱する。
【０１０５】
次いで、繊維複合体シートを、図４ｂに示す様に、成形型５８の中に配置する。成形型は、上側型半分６０及び下側型半分６２を有し、その形状は、製造すべき半加工繊維複合体製品６４の形状に適合している。２つの型半分６０、６２を一つに合わせた時、繊維複合体シート５２は半加工繊維複合体製品６４に成形される。
【０１０６】
半加工繊維複合体製品６４の早すぎる再固化を防ぐために、上側及び／又は下側型半分６０、６２の温度は、その目的のために意図する加熱素子により、例えば軟化点のすぐ下の温度に調整することができる。
【０１０７】
成形方法の際に、繊維複合体シート５２の各区域は、製造すべき半加工繊維複合体製品６４の形状に応じて、様々な程度に伸長又は圧縮される。ここで繊維複合体シートのゆがみ又は破壊、及びしわを防ぐために、半加工繊維複合体製品は、成形プロセスの前に、フレームに固定することができる。図５における断面図と共に図４ｂで「Ｖ」により示す断面線により、この種のフレーム６８を示す。繊維複合体シートは、フレーム６８中に、周囲方向にバネ７０、例えばらせんバネ、で固定され、個々のバネ７０の張力は、成形プロセスの際に、繊維複合体シートの対応する区域の変形程度に適合させる。この様に、バネ７０は、成形プロセスの際に繊維複合体シート５２の、位置に応じた伸長、及び適当であれば、圧縮を支援し、しわ、即ち繊維複合体シートの部分相互の重なり、を防止する。
【０１０８】
半加工繊維複合体製品６４を与える成形プロセスの際に、繊維複合体シート５２をプラスチックホイルにより同時に被覆することも可能である。この目的には、プラスチックホイル７２(図４ｂで破線により示す)を、繊維複合体シート５２の上に配置してから、成形プロセスを行うことができる。２つの型半分６０、６２を一つに合わせた時、プラスチックホイルは、繊維複合体シート５２と共に成形され、そこに密着する。
【０１０９】
あるいは、予備成形したプラスチックホイル７４(図４ｂで一点鎖線により示す)を型５８の中に挿入することもできる。予備成形したプラスチックホイルを使用する利点は半加工繊維複合体製品６４の最終形状に応じてすでに予備伸長されており、従って、第一に、予備成形したプラスチックホイル７４と半加工繊維複合体製品６４との間により優れた結合を与え、第二に、成形プロセスでプラスチックホイルの破壊又は相互の重なりを防止することである。
【０１１０】
予備成形したホイル、例えばプラスチックホイル７０は、例えば図６ａ−ｂで示す様に、プラスチックホイル７６を成形型７８の中で成形プロセスにかけることにより、製造することができる。
【０１１１】
次いで図７ａ−ｃは、本発明の一実施態様で、２つの半加工繊維複合体製品８６、８８から製造された多層構造成分８４の製造工程を示す。半加工繊維複合体製品８６、８８は、特に図４ａ−ｃに例示する工程を使用して、半加工繊維複合体製品６４と同じ様式で製造することができる。半加工繊維複合体製品８６、８８は、同じ形状又は(図７ａの場合におけるように)異なった形状を有することができる。特に、この目的には、異なった成形型を使用して製造することもできる。
【０１１２】
第一及び第二半加工繊維複合体製品８６、８８は、図７ｂに示す様に、成形型９０の中に配置されている。成形型９０は、上側型半分９２及び下側型半分９４を有し、その際、上側型半分９２の形状は、第一半加工繊維複合体製品８６の形状に適合し、下側型半分９４の形状は、第二半加工繊維複合体製品８８の形状に適合している。第一半加工繊維複合体製品８６は、上側型半分９２の中に挿入され、例えば大気圧未満に維持される。第二半加工繊維複合体製品８８は、下側型半分９４の中に挿入される。型半分９２、９４を一つにすると、キャビティ９６が、第一及び第二半加工繊維複合体製品８６、８８の間に形成される。
【０１１３】
図７ｂの平面図内では、キャビティ９６が、半加工繊維複合体製品８６、８８により限界を定められ、その縁部は、それぞれ互いに直接接触している。図の平面図に対して直角の方向では、キャビティ９６が、型半分９２、９４の適切に設計された横区域により限界を定められる(図７ｂにおけるVIIIにより示される断面に沿って、図８における断面図に示す様に)。
【０１１４】
型９０は、発泡プラスチックを注入するための、キャビティ９６中に伸びる入口９８を有する。第一及び第二型半分９２、９４が一つに合わせられると、発泡プラスチック、例えばポリウレタン、が、該入口９８を通って、キャビティ９６の中に、該キャビティを発泡プラスチックで満たすように、注入される(矢印１００参照)。
【０１１５】
プラスチックが固化した後、２つの半加工繊維複合体製品８６、８８が、その間に位置する、プラスチックにより形成された発泡体層により、互いに堅く結合し、完成した構造成分８４が成形型９０から取り出される。
【０１１６】
図９は、多層構造成分８４の断面図を示す。従って、構造成分は、第一及び第二繊維複合体層１０２、１０４及びその間に配置した発泡プラスチックから製造された発泡体層１０６を有する。半加工繊維複合体製品から製造された繊維複合体層１０２、１０４は、それぞれ少なくとも一つの、熱可塑性プラスチックを基剤とするマトリックス中に埋め込まれている繊維材料から製造された繊維プライを含んでなる。
【０１１７】
図１０は、多層構造成分１１０の別の実施態様を示すが、これは、図９の多層構造成分８４とは、繊維複合体層１０２にさらに付けられた、繊維複合体層１０２上の追加プラスチック層を形成するプラスチックホイル１１２により、及びプラスチックホイル１１２に塗布されたコーティング材料の層１１４により、異なっている。構造成分１１０は、例えば図４ｂを参照して上に記載した様に、例えば、半加工製品を製造する際に、第一繊維複合体層１０２用の、半加工繊維複合体製品にプラスチックホイルを接着することにより、製造される。
【０１１８】
図１１は、第一及び第二繊維複合体層１２２、１２４及びその間に配置された発泡プラスチック１２６から製造された発泡体層を有する、構造成分１２０の別の実施態様を示す。繊維複合体層１２４は、収容空間１２８を有し、その中に機能的要素１３０が配置され、該要素は、発泡体層１２６の区域中に突き出ており、発泡体層は機能的要素の周りに注入される。機能的要素１３０は、例えば光源への接続に応用され、繊維複合体層１２４の側方上を照明する区域１３２を提供することができる光学的導体である。この目的には、繊維複合体層１２４上に、半透過性光学層１３４が付けられており、光源のスイッチがオンであるとき、光学導体を通って光が導かれ、これによって外側から目に見えるようになり、光源のスイッチがオフになった時、外側からは見えなくなる。特に、光源スイッチがオフになった時、層１３４は外側からは黒色に見える。
【０１１９】
図１１に示す構造成分１２０は、簡単な様式で製造でき、例えば図７ｃで成形型半分９２、９４を一つにする前に、機能的要素１３０を、２個の半加工繊維複合体製品の一方に適切に与えられた収容空間中に挿入し、発泡プラスチックが注入される時に、キャビティ９６の中に突き出た機能的要素１３０の部分の周りに注入される様にする。
【０１２０】
本発明は、さらに構造成分(８４、１１０、１２０、１７０)を製造する方法であって、
−第一及び第二繊維複合体シート(２、１２、４８、５２)を用意し、第一及び第二繊維複合体シート(２、１２、４８、５２)が、それぞれ少なくとも一つの、繊維材料から製造され、熱可塑性プラスチックを基剤とするマトリックス(８、２０)中に埋め込まれた繊維プライ(４、１６、１８、２４)を有し、
−第一繊維複合体シート(２、１２、４８、５２)が熱成形され、第一半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)を形成し、第二繊維複合体シート(２、１２、４８、５２)が熱成形され、第二半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)を形成し、
−第一及び第二半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)が、成形型(９０)の中に、第一及び第二半加工繊維複合体製品(６４、８６、８８)の間にキャビティ(９６)を形成し、重合体状の、好ましくは熱硬化性、発泡体、好ましくはその場で発泡により、が充填される、方法をさらに提供する。
【０１２１】
この様に、上記の多層構造成分中に他の機能的要素を一体化することができる。
【０１２２】
本発明の一実施態様では、多層構造成分用の固定構造を、以下に、図１２〜１４を参照しながら説明する。固定構造１４０は、図１２に全体図で、図１３に平面図で、図１４に、図１３に示す断面線XIVに沿った断面図で示す。
【０１２３】
固定構造１４０は、力−導入要素に結合させるための平らな基底部１４２を有する。基底部１４２は、力−導入要素又は結合要素のための収容空間１４４を有し、それによって基底部１４２を力−導入要素に接着することができる。固定構造１４０は、さらに分岐構造１４６を有し、分岐構造は、図１２に示す例の場合、基底部から様々な方向に伸びる６個の分岐１４８ａ―ｆを含んでなる。分岐１４８ａ―ｆの構造を、以下に、分岐１４８ａを参照しながら説明する。
【０１２４】
分岐１４８ａは、基底部１４２における近位末端１５０から遠位末端１５２に伸びる。分岐１４８ａは、３個の長さ方向のリブ１５４ａ―ｃ及び４個の横方向のリブ１５６ａ―ｄを有し、従って、リブのある設計である。長さ方向のリブ１５４ａ―ｃは、それぞれＴ字形の輪郭を有する。分岐１４８ａのリブのある設計のため、これは分岐１４８ａを通って伸びる複数の開口部１５８を有する。発泡体が分岐構造１４６の周りに注入されると、発泡体は、分岐１４８ａの開口部１５８の中に入り込み、従って、発泡体と分岐１４８ａの間に効果的なインターロッキング結合をもたらす。分岐１４８ａの表面積は、こうして拡大され、発泡体中への力の導入が、より大きな表面積にわたって起こる。
【０１２５】
分岐１４８ａ―ｄは、図１２に示す様に、異なった長さ、従って、異なった数の横方向リブを有する。分岐１４８ａ―ｄの方向及びその長さは、固定構造１４０が一体化されるべき構造成分内にある設置空間に適合しているのが好ましい。
【０１２６】
図１２〜１４に示す固定構造１４０は、例えばプラスチックから、好ましくは射出成形により製造される。あるいは、固定構造１４０はアルミニウム合金から構成することもできる。
【０１２７】
固定構造１４０は、分岐１４８ａ―ｄが、遠位方向で、即ちそれぞれの遠位末端の方向で異なった剛性を有することによりさらに改良される。この目的には、例えば分岐１４８ａ―ｄの断面積が遠位方向で減少することができる。これは、例えば分岐１４８ａ―ｄの長さ方向のリブの壁厚及び／又は数が、遠位末端に向かって減少ことにより達成される。さらに、固定構造１４０を、より高いレベルの分岐で設計することができる。図１２に示す分岐構造の場合、分岐レベルは１であるのに対し、他の実施態様は、分岐１４８ａ―ｄから出発するサブ分岐を有することができる。分岐の第二レベルのこれら追加分岐は、例えば外側の長さ方向リブ１５４ａ及び１５４ｃからのサブ分岐でよい。あるいは、２個の外側長さ方向リブ１５４ａ及び１５４ｃ自体が、分岐１４８ａからそれぞれ異なった方向で、ある角度で進行し、従って、第二レベル分岐の分岐を形成することも可能である。
【０１２８】
図１５は、本発明の別の実施態様における、図１２に示す固定構造１４０が一体化している多層構造成分の断面図を示す。多層構造成分１７０は、図９に示す構造成分８４の構造に近い構造を有し、第一繊維複合体層１７２、第二繊維複合体層１７４及び、その間に配置された発泡体層１７６を備え、その中に固定要素１４０の分岐区域１４６が埋め込まれている。ほぞ形状の結合要素１７８が、固定構造１４０の基底部１４２の収容空間１４４の中に挿入されており、分岐１４８ａ−ｆの面に対して横方向に、第二繊維複合体層１７４中にある開口部１８０を通って伸び、これによって力−導入要素を接続する機会を与える。あるいは、力−導入要素を収容空間１４４中に直接挿入することも可能である。結合要素１７８又は力−導入要素を、例えば収容空間１４４で基底部１４２に接着させることができる。固定要素１４０、結合要素１７８、及び／又は力−導入要素のためのワンピース(一体化)設計を使用することもできる。
【０１２９】
結合要素１７８上に、又は力−導入要素上に力が加えられた時、この力は、基底部１４２に、次いで固定構造１４０の分岐構造１４６に伝えられる。
【０１３０】
分岐１４８ａ−ｆの大表面積のために、発泡体層１７６の比較的軟質の発泡体中に効果的に力を導入することができる。これは、特に、分岐１４８ａ−ｄの剛性が遠位方向で減少する場合に支援される。
【０１３１】
構造成分１７０は、開口部１８０に対応する開口部を、第二繊維複合体層１７４の形成に使用する繊維複合体シートに設け、次いで、結合要素又は力−導入要素を備えた固定構造１４０を該開口部中に、分岐構造１４６が、図７ｂに示すキャビティ中に配置される様に挿入する。発泡体層１７６を製造するために、発泡プラスチックをキャビティ中に注入する時、熱可塑性発泡体が分岐構造１４６の周りに注入され、その際、熱可塑性発泡体が特に分岐１４８ａ−ｄに設けた開口部１５８を通って透過し、これによって分岐構造１４６と発泡体層１７６の発泡体の間に大界面が形成される。
【０１３２】
この種の固定構造、例えば固定構造１４０により、特に点の力又は構造成分に対して小さな区域に作用する力の、比較的低密度の材料中への、特に発泡体層中への伝達を達成することができる。固定構造が一体化されている構造成分は、例えば自動車のテールゲートでよく、該テールゲートに固定構造により接着された力−導入要素としてヒンジがある。ヒンジにより加えられた力は、テールゲートのサイズに対して点の力であり、基底部により固定構造の分岐構造中に伝えられ、従って、発泡体、例えばポリウレタン発泡体、つまり成分の発泡体層中に導入される。
【０１３３】
分岐構造の、複数の分岐全体にわたって流れる力の広がりにより、発泡体層中に力が一様に導入される。分岐構造又は一体化された分岐構造を含む構造成分の使用により、特に軟質の材料中に、点で固定された比較的軟質材料の強度値により可能であるより、より大きな応力(＝単位層あたりの力)を導入する目的が達成される。
【０１３４】
分岐の断面積が、力を導入点、即ち基底部、から分岐の遠位末端に向かって、減少するのが好ましい。局所的な断面積、従って、分岐の強度又は剛性が、対応する遠位分岐区域により伝えられるべきそれぞれの残留力に適合する様に、分岐の断面積が減少するのが好ましい。
【０１３５】
上記の、固定構造により固定されたヒンジを備えたテールゲート例の場合、分岐の断面積は、例えば基底部の区域で２〜３mmであり、分岐の遠位末端に達した時、0.5〜１mmに減少することができる。
【０１３６】
分岐の長さ及び数は、分岐の材料に対する発泡体材料の接着、又は接着する傾向、に適合しているのが好ましい。
【０１３７】
固定構造の幾何学的特性、特に数、長さ、方向、及び／又は分岐の断面積は、固定構造又は固定構造が一体化している構造成分の計画する用途で予想される最大力に適合しているのが好ましい。これによって、固定構造が発泡体層から引裂かれずに、最大せん断応力を回避することが可能である。
【０１３８】
固定構造の分岐は、様々な長さを有することができる、及び／又は分岐は、基底部の周囲に対称的に分布することができる。特に、分岐の長さ及び／又は方向は、力−導入要素、例えばヒンジ、による力導入の予想される方向、及び／又は設置できる空間に適合させることができる。
【０１３９】
固定構造の、特に分岐区域の材料及び発泡体層の材料は、相互に高い接着性を有する様に、相互に適合しているのが好ましい。ここで固定構造にはポリカーボナート系の材料、及び発泡体層にはポリウレタン発泡体の組合せが特に好適であることが立証されている。
【０１４０】
分岐は、分岐の伸びる主方向に対してそれぞれ直角のリブ又は横方向支柱、及び剛性付与要素を有することができる。分岐と発泡体の間の、インターロッキング結合の程度をさらに増加させることができる。さらに、固定構造に比較的高い固有剛性を与え、その製造を容易にすることができる。
【０１４１】
本開示は、特に下記の実施態様も含む、即ち
１. −第一及び第二繊維−複合体層を含んでなり、該第一及び該第二繊維−複合体層の間に、発泡プラスチックから製造された発泡体層が配置され、
−該第一及び該第二繊維−複合体層が、それぞれ少なくとも一つの繊維プライを有し、その繊維プライが、繊維材料から製造され、熱可塑性プラスチックを基材とするマトリックス中に埋め込まれている、
多層構造成分であって、
該構造成分が、
−力−導入要素に結合するための基底部、及び
−分岐構造を備え、該基底部から様々な方向に伸びる少なくとも３個の分岐を含んでなる固定構造を含んでなり、
該固定構造の該分岐構造が該発泡体層中に埋め込まれている、多層構造成分。
【０１４２】
２.該第一及び／又は該第二繊維−複合体層の該マトリックスが熱可塑性プラスチックを基剤とし、該熱可塑性プラスチックが、ポリカーボナート、ポリアルキルアクリラート、ポリアミド、及びそれらの熱可塑性プラスチックと、例えばポリアルキレンテレフタラート、衝撃変性剤、例えばアクリラートゴム、ＡＢＳゴム及び／又は添加剤、例えば離型剤、熱安定剤、及びＵＶ吸収剤、との混合物から選択される、実施態様１の構造成分。
【０１４３】
３.該第一及び/又は該第二繊維複合体層の該繊維プライが、一方向繊維プライの、織布プライの、不規則繊維プライの、又はそれらの組合せの形態を取る、実施態様１または２の構造成分。
【０１４４】
４.該第一及び/又は該第二繊維複合体層の該繊維プライが、次の繊維タイプ、即ちガラス繊維、炭素繊維、玄武岩繊維、アラミド繊維、及び金属繊維の一種以上から製造された繊維を含んでなる、実施態様１〜３のいずれかの構造成分。
【０１４５】
５.該第一及び/又は該第二繊維複合体層の該繊維材料の、それぞれの繊維複合体層の総体積に対する、体積による含有量が、30〜60体積％、好ましくは40〜55体積％である、実施態様１〜４のいずれかの構造成分。
【０１４６】
６.該発泡体層の該発泡プラスチックの軟化点が、少なくとも130℃、好ましくは少なくとも150℃、特に150℃〜200℃である、実施態様１〜５のいずれかの構造成分。
【０１４７】
７.該発泡体層の該プラスチックが熱硬化性、好ましくはイソシアナートを基剤とする熱硬化性である、実施態様１〜６のいずれかの構造成分。
【０１４８】
８.該発泡体層の該発泡プラスチックが、DIN53420による見掛けコア密度50〜600kg／m３、好ましくは100〜250kg／m３、特に好ましくは140〜200kg／m３を有する、実施態様１〜７のいずれかの構造成分。
【０１４９】
９.該発泡体層が、厚さが互いに異なった少なくとも2つのサブ区域を有する、実施態様１〜８のいずれかの構造成分。
【０１５０】
１０.該第一及び/又は該第二繊維複合体層が、0.2〜6.0mm、好ましくは0.4〜4.0mm、特に0.8〜1.5mmの範囲にある厚さを有する、実施態様１〜９のいずれかの構造成分。
【０１５１】
１１.該発泡体層が、2〜80mm、好ましくは8〜25mmの最大厚さを有する、実施態様１〜１０のいずれかの構造成分。
【０１５２】
１２.プラスチックホイル、特にポリカーボナートホイル、が、該第一及び/又は該第二繊維複合体層の、該発泡体層と反対側に面する側に付けられている、実施態様１〜１１のいずれかの構造成分。
【０１５３】
１３.被覆材料の層が、該第一及び/又は該第二繊維複合体層の、該発泡体層と反対側に面する側に、又は該側の上に施されたプラスチックホイルに施されている、実施態様１〜１２のいずれかの構造成分。
【０１５４】
１４.該構造成分の少なくとも一つの周辺区域で、該第一及び該第二繊維複合体層が、互いに直接接触している、実施態様１〜１３のいずれかの構造成分。
【０１５５】
１５. 該構造成分の少なくとも一つの周辺区域で、該第一及び/又は該第二繊維複合体層が折り曲げられている、実施態様１〜１４のいずれかの構造成分。
【０１５６】
１６.該第一又は該第二繊維複合体層が収容空間を有し、該固定構造が該収容空間中に伸びる、実施態様１〜１５のいずれかの構造成分。
【０１５７】
１７.前記構造成分が、少なくともある程度該発泡体層中に埋め込まれた機能的要素、特に光学、電気、及び/又は電子部品、を含んでなる、実施態様１〜１６のいずれかの構造成分。
【０１５８】
１８. 該基底部から様々な方向に伸びる少なくとも３個の分岐が、実質的に一つの平面内にある、実施態様１〜１７のいずれかの構造成分。
【０１５９】
１９.該基底部が、力−導入要素に結合するための、前記分岐の該平面に対して実質的に直角に伸びる結合区域を有する、実施態様１〜１８のいずれかの構造成分。
【０１６０】
２０.該分岐構造の少なくとも一個の分岐から、少なくとも一個のさらなる分岐が伸びる、実施態様１〜１９のいずれかの構造成分。
【０１６１】
２１.該分岐構造の少なくとも一個の分岐の該剛性、特に引張及び/又は曲げ剛性が、該遠位方向で低下する、実施態様１〜２０のいずれかの構造成分。
【０１６２】
２２.該分岐構造の少なくとも一個の分岐の断面積が、該遠位方向で低下する、実施態様１〜２１のいずれかの構造成分。
【０１６３】
２３.該分岐構造の少なくとも一個の分岐が、該分岐を通って延びる複数の開口部を有する、実施態様１〜２２のいずれかの構造成分。
【０１６４】
２４.該分岐構造の少なくとも一個の分岐が、リブを有する設計である、実施態様１〜２３のいずれかの構造成分。
【０１６５】
２５.該固定構造が実質的にプラスチックからなる、実施態様１〜２４のいずれかの構造成分。
【０１６６】
２６.該基底部に、力-導入要素が取り付けられている、実施態様１〜２５のいずれかの構造成分。
【０１６７】
２７.特に実施態様１〜２６のいずれかの構造成分の製造方法であって、
−第一及び第二繊維複合体シートを用意し、該第一及び該第二繊維複合体シートが、それぞれ繊維材料から製造され、熱可塑性プラスチックを基材とするマトリックス中に埋め込まれている少なくとも一つの繊維プライを有し、
−該第一繊維複合体シートが、熱成形されて、第一半加工繊維複合体製品を得て、該第二繊維複合体シートが、熱成形されて、第二半加工繊維複合体製品を得て、
−該第一及び該第二半加工繊維複合体製品が、発泡型中に、該第一及び該第二半加工繊維複合体製品の間にキャビティが形成される様に配置され、
−発泡プラスチックが射出され、該キャビティ中に発泡体が形成される、方法。
【０１６８】
２８.該第一又は該第二繊維複合体シートの熱成形の際、熱可塑性プラスチックから製造されたホイルが、熱成形プロセスの際に使用される成形型の中に、熱成形プロセスの後に、該ホイルが、対応する該半加工繊維複合体製品に密着するように、配置される、実施態様２７の方法。
【０１６９】
２９.該成形型中に配置する前に、該ホイルを予備熱成形プロセスにかける、実施態様２８の方法。
【０１７０】
３０.機能的要素又は固定構造、特に実施態様１９〜２８のいずれかの固定構造が、該第一又は第二半加工繊維複合体製品中に導入された収容空間中に、該機能的要素又は該固定構造の一部が該キャビティ中に突き出すように配置され、発泡体が該キャビティ中に導入される時、該一部が該キャビティ中で該発泡プラスチックにより埋め込まれる、実施態様２７〜２９の方法。
【０１７１】
３１.自動車車体成分、特にテールゲート、エンジンフード、又は屋根部品の製造のための、実施態様１〜２６のいずれかの構造成分の使用。
【０１７２】
３２.構造成分及び構造成分の固定構造に固定された力−導入要素、ここで該要素は特にヒンジである、を含んでなる成分群、特に自動車車体用の成分群の製造のための、実施態様１〜２６のいずれかの構造成分の使用。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ−４ｃ】
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【図５】
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【図６ａ−６ｂ】
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【図７ａ−７ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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