(57)【要約】  本発明は、プラスチックから作製される第１の層２と、支持構造体１１、３と、それらの間に配置された繊維層４とを備える複合製品１に関する。第１のプラスチック層２は、第１のプラスチック層２が繊維層４と機械的に相互接続されるように、少なくとも特定の場所で繊維層４を貫通する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合製品（１）であって、前記複合製品（１）は、
第１のプラスチック層（２）と、
支持構造体（１１、３）と、
それらの間に配置された繊維層（４）と
を備え、
前記第１のプラスチック層（２）は、前記第１のプラスチック層（２）が繊維層（４）と機械的に相互接続されるように、少なくとも特定の場所で前記繊維層（４）を貫通する、
複合製品（１）。
【請求項２】
前記支持構造体（１１）が、第２のプラスチック層（３）を備える、請求項１記載の複合製品（１）。
【請求項３】
前記第１のプラスチック層（２）および前記支持構造体（１１）が、前記繊維層（４）を横切って互いに相互接続される、請求項１記載の複合製品（１）。
【請求項４】
前記繊維層（４）の繊維が、結合剤によって互いに少なくとも部分的に結合される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合製品（１）。
【請求項５】
前記繊維層（４）の繊維が、炭素繊維、ケブラー繊維、金属繊維の繊維の群から選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合製品（１）。
【請求項６】
前記第１のプラスチック層（２）および前記支持構造体（１１）が、前記繊維層（４）を横切って延びる開口部（１０）内に配置された複数のブリッジ（６）によって、互いに相互接続される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合製品（１）。
【請求項７】
前記第１のプラスチック層（２）および前記支持構造体（１１）が、前記繊維層（４）の繊維によって互いに結合される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合製品（１）。
【請求項８】
前記第１のプラスチック層（１２）および／または前記支持構造体（１１）は、前記繊維層（４）の繊維が外部から少なくとも部分的に見えるように、少なくとも部分的に光学的に透明である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合製品（１）。
【請求項９】
前記支持構造体（１１）が、少なくとも部分的に光学的に透明な第２のプラスチック層（３）を備える、請求項８記載の複合製品（１）。
【請求項１０】
観察者の視点から外部に配置された前記プラスチック層が、内部に配置された他のプラスチック層よりも光学的に透明である、請求項９記載の複合製品（１）。
【請求項１１】
複数のブリッジ（６）が、繊維のネットワークの接合部に隣接して配置される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の複合製品（１）。
【請求項１２】
前記ブリッジ（６）が、規則的な、および／または不規則なパターンで配置される、請求項１１記載の複合製品（１）。
【請求項１３】
前記ブリッジ（６）が、前記第１のプラスチック層および／または前記第２のプラスチック層の材料の熱可塑変形によって作製される、請求項１１または１２記載の複合製品（１）。
【請求項１４】
前記第１のプラスチック層（２）および／または前記支持構造体（１１）が、射出成形および／または深絞りおよび／またはブロー成形によって作製される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の複合製品（１）。
【請求項１５】
少なくとも１つの接着剤層（１２）が、前記第１のプラスチック層（２）と前記繊維層（４）との間、および／または前記支持構造体（１１）と前記繊維層（４）との間に配置される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の複合製品（１）。
【請求項１６】
前記第１のプラスチック層（２）が、前記繊維層（４）を貫通する突起を備える、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の複合製品（１）。
【請求項１７】
複合製品（１）を製造するための方法であって、前記方法が、以下の
第１のプラスチック層（２）を提供する方法工程と、
繊維層（４）を提供する方法工程と、
第１の型枠部（１３）を提供する方法工程と、
第２の型枠部（１４）を提供する方法工程と、
前記第１のプラスチック層（２）と前記第２の型枠部（１４）との間に前記繊維層（４）を配置する方法工程と、
前記第１の型枠部（１３）と前記第２の型枠部（１４）との間に前記第１のプラスチック層（２）を配置する方法工程と、
前記第１および第２の型枠部（１３、１４）を一緒にする方法工程と、
前記第１のプラスチック層（２）の一部が前記繊維層（４）を貫通するようにエネルギーを誘導する方法工程と
を含む、複合製品（１）を製造するための方法。
【請求項１８】
第２のプラスチック層（３）を備える支持構造体（１１、３）を提供する方法工程と、
前記第１のプラスチック層（２）と前記第２のプラスチック層（３）との間に前記繊維層（４）を配置する方法工程と、
前記繊維層（４）を横切って前記第１および第２のプラスチック層（２、３）を相互接続させる方法工程と
をさらに含む、請求項１７記載の複合製品（１）を製造するための方法。
【請求項１９】
前記第１および第２のプラスチック層（２、３）が、化学結合によって互いに相互接続させられる、請求項１８記載の複合製品（１）を製造するための方法。
【請求項２０】
前記繊維層（４）の一方の側に接着剤層（１２）を配置する方法工程を含む、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の複合製品（１）を製造するための方法。
【請求項２１】
射出成形によって支持構造体（１１）を前記繊維層（４）に適用する方法工程を含む、請求項１７記載の複合製品（１）を製造するための方法。
【請求項２２】
前記繊維層（４）における開口部（１０）内において第１および第２の材料層（２、３）の間に延在するブリッジ（６）によって少なくとも部分的に結合が行われ、それによって前記第１および第２の材料層が共に結合される、請求項１７記載の複合製品（１）を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合製品、および、かかる複合製品を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料から作製された製品は、従来技術から公知である。製品は、その高い能力と比較的低重量のためだけでなく、多くの場合、より重要であるその外観のために、高く評価されている。しかしながら、複合材料から作製された従来の製品は、多くの場合、比較的高価である。
【０００３】
特許文献１は、最初にアウディアクチェンゲゼルシャフトの名義で２０１０年１０月に公開された。この特許文献１は、多層構造に箔および繊維層が設けられるように、熱可塑性箔および繊維状材料を配置することを含む方法に関する。複合材料の外側の１つは、箔によって形成されており、繊維層は、箔の間に配置されている。多層繊維熱可塑性層状構造材料は、箔および繊維状材料の多層構造体から製造される。熱可塑性箔を形成する複合材料の外側は、７０×１０-6／Ｋ未満の熱膨張係数を有する。この特許文献１には、熱可塑性箔を含む多層繊維熱可塑性層状構造材料、および車体デバイスを製造する方法が記載されている。
【０００４】
特許文献２は、最初にボンドラミネートゲーエムベーハーの名義で２００８年５月に公開された。この特許文献２は、プラスチックのマトリックスを有する繊維複合材に関する。強化繊維は、マトリックス中に埋め込まれている。強化繊維の第１のグループは、第１の繊維とマトリックスとの接着によってマトリックスに結合されている。強化繊維の第２のグループは、第２の繊維とマトリックスとの接着によってマトリックスに結合されている。第２の繊維とマトリックスとの接着は、第１の繊維とマトリックスとの接着よりも小さくなるように形成されている。繊維とマトリックスとの接着の異なる構造は、絶対的な破損の場合に、複合材の破壊挙動を改善することが意図されている。
【０００５】
特許文献３は、最初にダイムラーアクチェンゲゼルシャフトの名義で２００２年２月に公開された。この特許文献３には、他方の上に一方が配置された少なくとも２層の布の積層を含む内側布を有するコンポーネントを製造する方法が記載されている。粉末状またはシート状のプラスチックの層が、布の隣接する層の各対の間に導入される。プラスチックは、せいぜい布層の融点および／または分解温度に対応する融点を有する。布層とプラスチック層は加熱され、大気圧より高い圧力で押圧されて、その間にプラスチック層は、少なくとも部分的に溶融する。所望の最終形状に到達した後、部分的に溶融したプラスチックは冷却され、それによって相互に布層を結合する。冷却したプラスチックは、布層の間に、特には、少なくとも部分的に布層の繊維の間に配置される。
【０００６】
特許文献４は、最初にバイエルアクチェンゲゼルシャフトの名義で１９９２年９月に公開された。この特許文献４は、ダブルバンドプレスによって、熱可塑性樹脂および歪みのない繊維の強化布から製造される繊維強化プラスチック材料に関する。処理において、熱可塑性樹脂溶融物のフィルムは、バンドプレスに通される前に、布に適用される。布構造は、溶融物をその凝固点以下に冷却することによってロックされる。布は、プレス中に供給するときに、そのリールにブレーキを適用することにより少なくとも３Ｎ／ｃｍの張力下に保持される。繊維は、その後、処理される前の歪のない状態にするために監視され得る。
【０００７】
特許文献５は、最初にヘキストアクチェンゲゼルシャフトの名義で１９８９年９月に公開された。この特許文献５は、フラットパネル、チューブまたは平坦ではない三次元形状の形態を有し、二軸または一軸延伸された、重ねられ、一緒にプレスされた多数の熱可塑性フィルムを含む寸法安定性積層体に関する。個々のプラスチックフィルムは、融点がプラスチックフィルムのそれぞれの融点よりも低い封止層が、少なくとも片側に、概して両側に被覆される。開放断面が設けられ、封止層のシール可能なポリマーによって全ての側面で囲まれる補強層が積層体に埋め込まれる。ポリマーは、両側から補強層の開放断面を充填し、熱プレス成形後に、積層体のポリマーマトリックス中に組み込まれる補強層と不可分の結合を形成する。
【０００８】
特許文献６は、ここに開示された発明と同じ出願人の名義で最初に２００７年６月に公開された。この特許文献６は、積層された複合材から製品を製造する方法に関する。この方法は、概して、少なくとも１つの材料層を部品の表面に対応するように予備成形することと、予備成形された材料層に繊維層を適用することと、樹脂によって繊維を結合して、積層された複合材料を形成することとを含む。適用分野に応じて、予備成形された材料層が、結合された繊維の上に留まることができるか、または樹脂の硬化後に除去することができる。
【０００９】
特許文献７は、ここに開示された発明と同じ出願人の名義で最初に２０１３年９月に公開された。この特許文献７は、繊維強化複合材料から部品を製造する方法に関する。第１の工程において、金型が提供され、第２の工程において、金型のキャビティ内に表面層が導入される。さらなる工程において、繊維層が、表面層に適用され、表面層と一緒に硬化され、第１の部分を形成する。その後、第１の部分は検査に供される。チェックが肯定的に進むと、キャリア構造体が、第１の部分に動作可能に接続される。
【００１０】
エポキシ系マトリックスに依存する複合材料は、従来技術から知られている。これらの手順は、非常に多くの手動作業を含む。他の問題は、注入時の樹脂の流れや加圧による繊維の歪み、ブラケットなどのアドオンパーツを組み入れる際の多大な労力などである。部品の塗装やリサイクルの際の他の問題が示され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９０１６２１３号明細書
【特許文献２】国際公開第０８／０５８９７１号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／０１６１２１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第４１０６６９２号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第０４１８７７２号明細書
【特許文献６】国際公開第２００６／１２２９８７号
【特許文献７】国際公開第２０１３／１３１７８１号
【発明の概要】
【００１２】
本発明の目的は、従来の複合強化製品の外観を有するが、新たな特性を有する複合製品、およびかかる複合製品を製造するための方法を提供することである。さらなる利点は、本発明に係る複合製品は、従来の複合製品と比較して、よりコスト効率化を図ることができるということである。
【００１３】
比較的軽量および高強度のほかに、先行技術から知られているような繊維強化材料から製造された製品は、魅力的な光学的外観を有している。したがって、外部（通常、繊維が埋め込まれているマトリックスの部分）に配置された材料の光学的に透明な保護層を横切って補強繊維が見えることは顧客から望まれている。機能性は、下に配置された荷重支持構造体の一部ではない外部（例えばケーシングなど）に配置された可視部分の光学的外観に比べてあまり重要ではない。
【００１４】
マトリックスからなる古典的な繊維強化製品とそこに埋め込まれた強化繊維の作製は、通常、労働集約的で、従って高価な処理工程に関連している。本明細書に開示された発明は、上記のような繊維強化複合製品の外観を有する一方で、たとえば、柔軟性のような新しい特性を提供する製品を提供するために、費用効果的かつ効率的な方法を提供する。
【００１５】
本発明の一態様は、強化繊維が、主にそれらの機械的特性（高い強度および剛性）のためではなく、主にそれらの光学的な外観の理由のために使用されるという事実に関する。したがって、周囲のマトリックス中に繊維を埋め込む場合、繊維とマトリックスとの間の最大の可能な接着相互接続を達成する必要はない。これは、異なる熱膨張係数の問題を低減することができ、完全に克服され得るという更なる利点を有する。繊維層を、好ましくは繊維のネットワークから成る織物の形態でマトリックスに埋め込む際に、繊維の外縁に沿ってだけでなく、たとえば微細な開口部（孔）を横切って延びるブリッジによって織物を横切って、マトリックスが完全に繊維を包囲する。先行技術と違い、本発明に従って製造される複合製品は、１つの繊維層のみで製造することができ、繊維は、目的が異なるので、完全にマトリックスに埋め込まれる必要はない。
【００１６】
本発明に係る複合製品は、典型的には、第１のプラスチック材料（以下、プラスチック）層と、支持構造体と、それらの間に配置された繊維層とを備える。適切な場合には、複数の繊維層を適用することができる。層の少なくとも１つおよび／またはそれらのコーティングのために本明細書で使用されるプラスチックとの用語は、主に、固形物に成形され、エネルギーによって少なくとも一旦可塑化され得る広い範囲の合成または半合成の有機化合物からなる材料を対象とする。良好な透明性を提供し、光沢のある表面能力を提供する透明ポリアミド、たとえばＰＡ１２または、その化合物によって、良好な結果が達成され得る。第１のプラスチック層の厚みは変えることができ、必ずしも繊維層に沿って一定ではない。好ましい変形例では、上述したような繊維のネットワークは、好ましくは矩形または矩形に近い、一方向性繊維の織られた束の規則的なネットワークである。第１のプラスチック層は、第１のプラスチック層が繊維層と機械的に相互接続されるように、少なくとも特定の場所で繊維層を貫通する。したがって、第１のプラスチック層と繊維層との間の相対移動は、少なくとも特定の場所に制限される。特に、第１のプラスチック層と繊維層との間の界面領域内の相対移動は、少なくとも局所的に制限されている。好ましい変形例では、本明細書に述べたように、繊維のネットワークは、好ましくは矩形または矩形に近い、一方向性繊維の織られた束の規則的なネットワークである。代替的にまたは付加的に、非規則的に配置された繊維が、達成すべき効果に応じて使用することができる。本発明の利点は、最終的な製品が、抵抗性があるが、まだ変形可能とすることができるという事実において見ることができる。さらなる利点は、材料組成によって、製品を容易にリサイクルすることができるということである。
【００１７】
支持構造体が第２のプラスチック層を備える場合、繊維層の特に永続性のある固定／位置決めを得ることができる。第２のプラスチック層は、繊維層と少なくとも部分的に整列していてもよい。代替的にまたは付加的に、支持構造体は、たとえば金属からおよび／または複合構造体からおよび／または発泡体から作製された第２の層を備えてもよい。本発明に係る複合製品のいくつかの変形例では、支持構造体は、第２のプラスチック層であってもよい。
【００１８】
本発明の変形例によれば、第１のプラスチック層および支持構造体が、繊維層を横切って互いに相互接続される。支持構造体が、第２のプラスチック層を、または異なる種類の材料から作製された第２の層を備える場合、第２のプラスチック層（異なる種類の材料の層）は、繊維層を横切って第１のプラスチック層に相互接続されていてもよい。
【００１９】
本発明の変形例によれば、繊維層は、規則的および／または不規則な繊維のネットワークを含む織物を含んでいてもよい。織物は、一軸織物、二軸織物、三軸織物、ハニカム織物、編物、不織布からなる群から選択され得る。
【００２０】
代替的にまたは付加的に、繊維のネットワークは、少なくとも部分的に繊維の不規則なネットワークとすることができる。規則的なネットワークでは、繊維の束が、織物の経糸および緯糸を形成している。適用分野および達成されるべき光学的外観に応じて、異なるパターンが可能である。適切な場合には、後述するように、ブリッジを形成するために、小さな開口部（孔）が経糸および緯糸の少なくとも１つの間に予見される。炭素繊維、ケブラー繊維、金属繊維、高分子繊維の繊維の群から選択される繊維を使用することによって、良好な結果を達成することができる。複数の種類の繊維の組合せは、本発明の文脈内で可能である。代替的にまたは付加的に、着色繊維、たとえば、着色ガラス繊維を、光学的効果を達成するために使用することができる。
【００２１】
本発明の変形例では、繊維層は、ばらの繊維（loose fiber）を含む。本発明の変形例において、繊維層は、乾燥繊維を含む。
【００２２】
適切な場合、繊維層の繊維は、結合剤によって互いに少なくとも部分的に結合され得る。
【００２３】
本発明に係る複合構造体の変形例では、第１のプラスチック層および支持構造体が、繊維層を横切って延びる開口部内に配置された複数のブリッジによって互いに相互接続される。本発明の変形例では、ブリッジは、プラスチック材料から作製され、繊維層に配置された架橋繊維から少なくとも部分的に作製されてもよい。加熱されたときに第１の繊維層および／または支持構造体と化学結合を確立するように構成された熱可塑性材料から少なくとも部分的に架橋繊維が作製されている場合に、良好な結果を得ることができる。第１のプラスチック層および／または支持構造体および／または第２のプラスチック層（存在する場合）と同じ材料から少なくとも部分的に架橋繊維が作製されている場合に、良好な結果を得ることができる。
【００２４】
支持構造体が第２のプラスチック層を備える本発明の変形例では、第１および第２のプラスチック層が、繊維層を横切って延びる開口部内に配置された複数のブリッジによって互いに相互接続される場合に、良好な結果が得られる。
【００２５】
代替的にまたは付加的に、第１のプラスチック層および支持構造体（存在する場合は、第２のプラスチック層）は、繊維層の繊維によって互いに結合されてもよい。
【００２６】
本発明に係る複合構造体の変形例では、第１のプラスチック層および／または支持構造体は、少なくとも部分的に熱可塑性材料から作製される。
【００２７】
第１のプラスチック層および／または支持構造体および／または第２のプラスチック層（存在する場合）は、同じかまたは異なるプラスチックから作製されてもよい。
【００２８】
第１のプラスチック層および支持構造体（存在する場合は、第２のプラスチック層）は、溶接によって互いに相互接続される場合に、良好な結果を得ることができる。代替的にまたは付加的に、支持構造体は、溶接によって第１のプラスチック層に相互接続される第２のプラスチック層を備える。
【００２９】
本発明に係る複合製品の変形例では、第１のプラスチック層および支持構造体（存在する場合は、第２のプラスチック層）は、射出成形によって互いに相互接続される。支持構造体が、射出成形によって第１のプラスチック層と相互接続される第２のプラスチック層を備える場合に、良好な結果を得ることができる。
【００３０】
本発明に係る複合構造体の変形例では、第１のプラスチック層および／または支持構造体は、コーティングによって被覆される。支持構造体が、コーティングによって被覆された第２のプラスチック層を備える場合に、良好な結果を得ることができる。コーティングは、接着剤を含んでいてもよい。
【００３１】
いくつかの用途のために、第１のプラスチック層および／または支持構造体（存在する場合は、第２のプラスチック層）は、繊維層の繊維が外部から少なくとも部分的に見えるように、少なくとも部分的に光学的に透明であってもよい。
【００３２】
支持構造体が第２のプラスチック層を備える場合において、第２のプラスチック層が少なくとも部分的に光学的に透明である場合に、良好な結果が得られる。本発明の変形例では、観察者の視点から外部に配置されたプラスチック層が、内部に配置された他のプラスチック層よりも光学的に透明である。
【００３３】
代替的にまたは付加的に、内側に配置された層が、色により被覆され、および／または着色されてもよい。本発明の変形例によれば、内部に配置された層は、光導体であってもよく、または繊維層に光を放射するように構成された、光伝導のための手段を備えていてもよい。したがって、複合構造体が使用／適用されている間、繊維層および／もしくは外側の層の照明が可能とされるか、ならびに／または、樹脂または接着剤の硬化が誘発されてもよい。
【００３４】
本発明に係る複合製品の変形例では、複数のブリッジは、繊維のネットワークの接合部に隣接して配置されてもよい。ブリッジは、規則的な、および／または不規則なパターンで配置されてもよい。
【００３５】
ブリッジは、第１のプラスチック層および／または第２のプラスチック層（または支持構造体）の材料の熱可塑変形によって作製することができる。
【００３６】
本発明の変形例では、追加部品が、第１のプラスチック層および／または、存在する場合、第２のプラスチック層に相互接続されてもよい。追加部品が射出成形によって相互接続される場合に、良好な結果を得ることができる。
【００３７】
本発明の変形例によれば、支持構造体は、金属および／またはプラスチック発泡体および／または複合構造体を含んでいてもよい。
【００３８】
少なくとも１つの接着剤層が、第１のプラスチック層と繊維層との間、および／または支持構造体と繊維層との間に配置される場合に、良好な結果を得ることができる。支持構造体が第２のプラスチック層を備える場合、接着剤層は、第２のプラスチック層と繊維層との間に配置されてもよい。
【００３９】
本発明の変形例によれば、接着剤層は、繊維層の少なくとも一部に塗布される接着剤を含む。接着剤が、スプレー接着剤である場合に、特定の種類の繊維層のために良好な結果を得ることができる。接着剤層は、少なくとも一時的に接着接続を確立する揮発性液体であってもよい。
【００４０】
本発明の変形例では、繊維層は、二成分接着剤の第１の成分を含み、第１のプラスチック層および／または支持構造体（および／または、本明細書に記載されるように、存在する場合、第２のプラスチック層）は、二成分接着剤の対応する第２の成分を含んでいてもよい。
【００４１】
本発明の変形例では、接着剤層は、接着特性を有するウェブおよび／または不織布を備える。
【００４２】
本発明の変形例では、第１のプラスチック層は、繊維層を貫通する突起を備える。代替的にまたは付加的に、支持構造体（または支持構造体の一部である第２のプラスチック層）が、繊維層を貫通する突起を備えていてもよい。したがって、第１のプラスチック層および／または支持構造体は、繊維層と第１のプラスチック層および／または支持構造体との間の相対移動を少なくとも低減するために、繊維層と機械的に連結され得る。本発明の変形例では、突起は、第１のプラスチック層および支持構造体のそれぞれと同じ材料から作製される。少なくとも１つの突起が、射出成形プロセスによって形成された場合に、良好な結果を得ることができる。
【００４３】
本発明の変形例では、複数の突起が、第１のプラスチック層および／または支持構造体の、繊維層に隣接した面に配置される。複数の突起の少なくともいくつかは、それらの位置が繊維層の特定の構造的特徴部に対応するように配置されてもよい。したがって、第１のプラスチック層および／または支持構造体に対する繊維の層の整列およびドレーピング（draping）が支援され得る。
【００４４】
代替的にまたは付加的に、第１のプラスチック層は、第１のプラスチック層と繊維層との間の相互接続を増加させるように配置されたコーティングを備えていてもよい。コーティングは、熱可塑性層であってもよい。
【００４５】
第１のプラスチック層および／または支持構造体が、射出成形および／または深絞りおよび／またはブロー成形によって作製されている場合に、良好な結果を得ることができる。支持構造体が、第２のプラスチック層を備える場合に、第２のプラスチック層が、射出成形および／または深絞りおよび／またはブロー成形によって作製されてもよい。
【００４６】
本発明の変形例に係る複合製品は、プラスチック材料から作製される第１の層と、同じかまたは異なるプラスチックから作製される第２の層と、その間に配置される繊維層とを備える。適切な場合には、複数の繊維層が適用され得る。適切な場合には、第２の層は、層よりも固い剛性部分によって置き換えることができる。第１および／または第２の層の厚みは変えることができ、必ずしも繊維層に沿って一定ではない。
【００４７】
第１および第２のプラスチック層は、繊維またはその一部に（例えば片側のみ）に直接、および／または織物を横切って延びる開口部内に配置された複数のブリッジによって互いに相互接続される。上述したように、繊維層の繊維と、第１のプラスチック層および支持構造体または第２のプラスチック層のそれぞれとの間の最大の可能な相互作用を確立することが第一の目的ではない。好ましい変形例では、複数のブリッジは、繊維のネットワークの接合部に隣接して配置される。ブリッジは、規則的なおよび／または不規則なパターンで配置され得る。ブリッジは、より詳細に後述するように、第１および／または第２の層の材料の熱可塑変形によって作製され得る。
【００４８】
第１のプラスチック層および／または第２のプラスチック層（または支持構造体）は、好ましくは射出成形および／もしくは深絞りおよび／もしくはブロー成形、またはそれらの組み合わせによって作製される。厚みは、一定または可変であり得る。観察者の視点から、かかる層は、必ずしも、少なくとも材料層（またはプラスチック層）の内側にある必要はない。これは、異なる形状または別の要素の形成部分を有することができる。第１のプラスチック層および第２のプラスチック層（または支持構造体）は、共通の相互作用表面を有して、同時に形成することができる。適切であれば、追加部品が、たとえば射出成形によって、第１のプラスチック層および／または第２のプラスチック層（または支持構造体）に相互接続され得る。繊維を適用する場合、第１および／または第２の材料／プラスチック層は、通常、３次元的に成形され、３次元形状は、概して、最終製品の形状に対応するか、またはそれに近い。
【００４９】
好ましくは、第１のプラスチックおよび／または第２のプラスチック（または支持構造体の材料）は、熱可塑性である。それによって、第１のプラスチック層および第２のプラスチック層（または支持構造体）は、所定の温度に、たとえば、材料の少なくとも一方が、少なくとも部分的に溶融される温度に加熱し、それらを一緒にプレスした後、互いに、および／または繊維層に結合され得る。一緒にプレスすることは、少なくとも１つの熱可塑性層（または熱可塑性の支持構造体）の加熱中に適用することができ、制御された変形をもたらす。第１の材料／プラスチック層および第２の材料／プラスチック層（または支持構造体）は、溶接によって互いに相互接続され得る。代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの材料／プラスチック層（または支持構造体）は、処理中に少なくとも部分的に溶融した追加の熱可塑性層によって被覆され得る。追加の層は、それが適用されるプラスチック層（または支持構造体）より低い融解温度を有し得る。代替的にまたは付加的に、第１の層および第２の層（または支持構造体）は、射出成形により相互接続される。
【００５０】
適切な場合には、第１の材料／プラスチック層および／または第２の材料／プラスチック層（または支持構造体）は、たとえば、上記のように熱可塑性のコーティングによって、および／または塗料によって、内側および／または外側に被覆され得る。好ましくは、第１のプラスチック層および／または第２のプラスチック層（または支持構造体）は、繊維が外部から見える（したがって、取り付け位置に対して、少なくとも外側の層は、少なくとも部分的に光学的に透明である）ように、光学的に透明である。対向する内側の層は、好ましくは、少なくとも部分的に透明性がより低く、たとえば、薄く着色されるか、および／または塗料の層で覆われる。それによって、光学的欠陥を隠すことができるので、外側の繊維の光学的効果を向上させることができる。
【００５１】
本発明に係る複合製品を製造するための方法は、典型的には、第１のプラスチック層を提供する方法工程と、繊維層を提供する方法工程と、第１の型枠部を提供する方法工程と、第２の型枠部を提供する方法工程と、第１のプラスチック層と第２の型枠部との間に繊維層を配置する方法工程と、第１の型枠部と第２の型枠部との間に第１のプラスチック層を配置する方法工程と、第１および第２の型枠部を一緒にする方法工程と、第１のプラスチック層の一部が繊維層を貫通するようにエネルギーを誘導する方法工程とを含む。第１のプラスチック層（および／または、存在する場合、第２のプラスチック層）の局所的な溶融を誘発し、繊維層への溶融プラスチックの浸透をサポートするために熱エネルギーが適用される場合に、良好な結果を得ることができる。局所的な加熱は、熱伝導によって得ることができる。代替的にまたは付加的に、用いる繊維の種類に応じて、繊維の誘導加熱および／または少なくともいくつかの繊維による光の吸収による加熱が適用され得る。繊維層は、繊維のネットワークから構成されていてもよい。
【００５２】
本発明に係る複合製品を製造するための方法の変形例では、第２のプラスチック層が提供される。繊維層は、第１のプラスチック層と第２のプラスチック層との間に配置され、第１および第２のプラスチック層は、繊維層を横切って相互接続される。この相互接続は、第２のプラスチック層にエネルギーを誘導することによって得ることができる。
【００５３】
第１のプラスチック層および第２のプラスチック層（存在する場合）が、化学結合によって互いに相互接続される場合に、良好な結果を得ることができる。代替的にまたは付加的に、第１および第２のプラスチック層は、形状嵌合によって相互接続されてもよい。
【００５４】
いくつかの用途のために、第１のプラスチック層は、繊維層と物理的に接触させられるときに繊維層と相互接続するように配置された接着剤コーティングを含んでいてもよい。代替的にまたは付加的に、支持構造体が第２のプラスチック層を備える場合に、第２のプラスチック層が、繊維層と物理的に接触させられるときに繊維層と相互接続するように配置された接着剤コーティングを含む。
【００５５】
代替的にまたは付加的に、第１のプラスチック層および／または第２のプラスチック層（存在する場合）は、繊維層を貫通するように構成された少なくとも１つの突起を備える。したがって、第１および／または第２のプラスチック層に対する繊維層の位置合わせを向上させることができる。
【００５６】
代替的にまたは付加的に、本発明に係る複合製品を製造するための方法は、接着剤層を繊維層の一方の側に配置する方法工程を含む。したがって、繊維層と第１のプラスチック層との間に、および／または繊維層と支持構造体（または第２の繊維層）との間に少なくとも一時的な相互接続を得ることができる。かかる接着剤層が、布および／または箔を含む場合に、良好な結果を得ることができる。いくつかの用途のために、接着剤層は、繊維層を貫通するように構成された少なくとも１つの突起を含んでもよい。これによって、特定の種類の繊維層に対して、相互接続を向上させることができる。本明細書に記載のような接着剤層は、繊維層と隣接する第１のプラスチック層および／または第２のプラスチック層もしくは支持構造体との間の全界面領域にわたって延在する必要はない。
【００５７】
本発明に係る複合製品を製造するための方法の変形例において、方法工程において、支持構造体は、射出成形により、繊維層に適用される。このような支持構造体は、第２のプラスチック層を備えていてもよい。
【００５８】
本発明に係る複合製品を製造するための方法の変形例は、第１のプラスチック層を提供する工程と、第２のプラスチック層を提供する工程と、第１の材料層と第２の材料層との間に繊維のネットワークからなる繊維層を配置する工程と、織物材料の繊維を横切って第１および第２の材料層を相互接続する工程とを含む。第１および第２の層は、通常、３次元的に成形されており、繊維層がそれらの間に配置され得るように少なくとも部分的に互いに対応している。
【００５９】
それぞれのプラスチック層のために、成形ツールを提供することができる。特定の条件の下では、たとえば、層の少なくとも１つが厚すぎない場合、同じ成形ツールを使用することができる。適切な成形ツールは、深絞りツール、射出成形ツール、ストレッチ成形ツール、またはそれらの組み合わせの群から選択され得る。
【００６０】
第１の層と第２の層との間の相互接続は、好ましくは、繊維材料層の開口部内において第１および第２の材料層との間に延在するブリッジを形成し、それによって第１および第２の材料層と共に結合することによって達成され得る。第１および第２の材料層は、好ましくは熱可塑性材料から作製され、ブリッジは、少なくとも部分的に同一の材料から構成される。第１および第２の層は、第１および／または第２の層の材料の溶融によって互いに結合される。
【００６１】
繊維が適用される前に、第１および第２の材料層が３次元的に成形される場合に、良好な結果を達成することができる。３次元形状は、概して、最終製品の形状に対応するか、またはそれに近い。次に、その層の少なくとも一方に繊維が適用される。さらなる工程では、他の層が適用され、繊維が封入される。適切な場合には、層の上に繊維を固定する手段が予見可能で、たとえば、層は、所定の場所に繊維を保持するための機械的固定手段を備えることができる。固定手段は、第１および第２の材料層が互いに結合されたときに消滅するように形成される。
【００６２】
第１および第２の材料層は、可変厚さを有し得る。通常、観察者の視点から最終製品の外側に配置された層は、内側（通常、観察者に見えない側）に配置された層よりも薄い。少なくとも外側に配置された層が０．４〜１．０ｍｍの範囲の厚みを有する場合、良好な光学的な外観を達成することができる。これは、深絞りされているか、またはブロー成形された層によって達成することができる。
【００６３】
前述の一般的説明および以下の詳細な説明の両方が、実施形態を提供し、本開示の本質および特徴を理解するための概要またはフレームワークを提供することを意図していることを理解すべきである。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれており、本明細書中に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、種々の実施形態を示し、説明と共に、開示された概念の原理および作用を説明するのに役立つ。
【００６４】
本明細書中に記載された本発明は、添付の特許請求の範囲に記載された発明に限定するものと考えるべきではなく、以下に与えられる詳細な説明および添付図面からより十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る複合製品の一部切欠斜視図である。
【図２】図１に記載の複合製品の上面図である。
【図３】図２の切断線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。
【図４】図３の細部Ｅである。
【図５】中間製品である。
【図６】図１による複合製品を製造するための処理工程である。
【図７】本発明に係る複合製品の変形例を製造するための処理工程である。
【図８】本発明に係る複合製品の変形例を製造するための処理工程である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
次に、特定の実施形態が詳細に参照され、それらの例が添付の図面に示され、そこにはすべてではないが、いくつかの特徴が示されている。実際、本明細書に開示された実施形態は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されるように解釈されるべきではなく、むしろ、この開示が適用可能な法的要件を満たすように、これらの実施形態が提供される。可能な限り、同様の参照番号が、同様の構成要素または部品を指すために使用される。
【００６７】
図１は、一部切欠斜視図で複合製品１を示す。複合製品１は、第１のプラスチック層２、第２のプラスチック層３、およびそれらの間に配置された、繊維のネットワーク（詳細には図示せず）からなる繊維層４を備える。繊維のネットワークは、好ましくは、一方向のばらの繊維の矩形の、または矩形に近い織られた束の規則的なネットワークである。繊維の束は、織物の経糸および緯糸を形成している。示される複合製品１において、第１および第２のプラスチック層２、３は、繊維層４を横切って互いに相互接続（結合）されている。適切な場合には、第１および第２のプラスチック層２、３の間にブリッジ６を形成するために、縦糸と緯糸の少なくとも１つの間に小さな開口部（孔）が予見される。ブリッジ６は、繊維層４において、それに関連する開口部１０に配置され、規則的および／または非規則的な配列を有することができ、そして、大きさを変えることができる。図示された図面では、それらは、小さな矩形によって概略的にのみ示されている。しかしながら、繊維の束はまた、編み、二軸、三軸、ハニカム（織られた）布を形成するように配置されてもよい。
【００６８】
好ましい変形例では、第１または第２のプラスチック層２、３の少なくとも１つは、熱可塑性材料から作製される。これは、第１および第２のプラスチック層は、熱可塑性材料を加熱して、適切なツールで層２、３、４を一緒にプレスすることによって、互いにおよび／または繊維層４に結合させられ得る機会を提供する。
【００６９】
複合製品１を製造するために、第１および第２のプラスチック層２、３が提供される。第１および第２の層２、３が最終製品に少なくとも部分的に対応するように３次元的に成形されるときに、良好な結果を達成することができる。繊維層４は、次いで、不要な皺が生じないように、第１および／または第２のプラスチック層２、３の上にドレープ（drape）される。さらなる工程では、対向する他のプラスチック層２、３が、繊維層４の上に配置される。次の工程では、第１および第２のプラスチック層２、３は、繊維層４を横切って互いに相互接続（結合）されて、組立体５を形成する。第１および第２のプラスチック層の結合時に、繊維層のドレーピングを支援するために形状が異なっている。
【００７０】
第１および第２の材料層２、３は、繊維またはその一部（たとえば片側のみ）に直接相互接続されるか、および／または織物を横切って延びる開口部内に配置された複数のブリッジ５により互いに相互接続される。ブリッジ５は、好ましくは、外部から観察者に気づかれないように配置され、寸法が決められる。上述したように、繊維層４の繊維と、第１および第２のプラスチック層２、３のそれぞれとの間で、最大で可能な相互作用を確立することが主な目的ではない。
【００７１】
適切な場合、少なくとも１つの補助部品７、ここでは縁部８に沿って延び、縁部８を囲むフレームの形態の補助部品７が、第１および第２の材料層２、３ならびに繊維層４の組立体に相互接続され得る。補助部品７は、たとえば、射出成形によって組立体５に取り付けることができ、組立体５の要素としっかりとした相互接続がもたらされる。
【００７２】
組立体５は、図２において、上面図で示され、図３において、図２の切断線Ｄ−Ｄに沿った断面図で示されている。第１および第２のプラスチック層２、３がまだトリミングされていないので、組立体５が早い製造段階で示されている。見ることができるように、第１および第２のプラスチック層２、３ならびにそれらの間に配置された繊維層は、３次元的に成形されている。なお、本発明の思想は、本明細書に示した形状に限定されるものではないことを理解すべきである。第１および／または第２の材料層２、３は、好ましくは、射出成形および／もしくは深絞りおよび／もしくはブロー成形、またはそれらの組み合わせによって作製される。第１および第２の層は、互いの輪郭に従って同時に形成することができる。織物４の繊維を適用する場合、第１および第２の材料層は、通常、３次元的に成形され、その３次元形状は、概して、最終製品の形状に対応するか、またはそれに近い。
【００７３】
図４は、図３の細部Ｅを拡大して示している。模式的に見ることができるように、第１および第２のプラスチック層２、３は、規則的にまたは不規則に繊維層４を横切って延びるブリッジ６によって互いに相互接続されている。すべてのブリッジ６の断面は、同様に示されているが、実際には、これは最も可能性の高いケースではない。ブリッジ６は、第１および第２の材料層２、３の材料を溶融し、それによってブリッジの上部と下部を形成することにより、両側から形成されている。代替的にまたは付加的に、結合は、相互作用表面９に沿って第１および第２の層と繊維層４との相互作用によって行われる。
【００７４】
図５は、互いに結合された、第１のプラスチック層２、第２のプラスチック層３、および繊維層を備える組立体５を示している。見ることができるように、この段階では、第１および第２のプラスチック層２、３は、まだ、繊維層４にトリミングされず、その上で横方向に延びている。処理工程（詳細には示されず）において、第１および第２の層２、３は、縁部８にトリミングされる。最終製品の用途に応じて、図１に示すように、縁部８が補助部品７によって囲まれ得る。
【００７５】
図６は、上述した組立体５を作製する処理工程を模式的に示しており、第１のプラスチック層２および第２のプラスチック層３が提供される。両方は、繊維層４が適用される前に、製造される最終製品の形状に少なくとも部分的に対応して３次元的に成形される。見ることができるように、繊維のネットワークからなる繊維層４が、第１のプラスチック層２と第２のプラスチック層３との間に配置され、模式的に示された繊維層４が線で囲まれている。さらなる処理工程において、第１および第２の材料層２、３は、繊維層４を横切って、たとえば、繊維層４の繊維および／または繊維層４内に配置された、関連する開口部１０を横切って延びるブリッジ６に結合することにより、互いに相互接続される。好ましい変形例では、ブリッジ６は、第１および第２のプラスチック層２、３の材料を少なくとも部分的に溶融することによって形成される。
【００７６】
図７は、上述した組立体５を作製する処理の変形例の処理工程を概略的に示しており、第１のプラスチック層２と、第２のプラスチック層３として具現された支持構造体１１とが提供される。両方は、繊維層４が適用される前に、製造される最終製品の形状に少なくとも部分的に対応して３次元的に成形される。見ることができるように、繊維層４は、第１のプラスチック層２と支持構造体１１−第２のプラスチック層３との間に配置され、模式的に示された繊維層４が線で囲まれている。さらなる処理工程において、第１および第２のプラスチック層２、３ならびに繊維層４は、第１の型枠部１３と第２の型枠部１４との間に配置される。さらなる処理工程において、第１および第２の型枠部１３、１４は、一緒にされる。さらなる処理工程において、第１および第２のプラスチック層２、３の一部が溶融され、第１および第２の材料層２、３が、繊維層４を横切って、たとえば、繊維層４の繊維および／または繊維層４内に配置された、関連する開口部１０を横切って延びるブリッジ６に結合することにより、互いに相互接続されるように、エネルギーが誘導される。好ましい変形例では、第１および／または第２のプラスチック層２、３の材料を少なくとも部分的に溶融することによって、ブリッジが形成される。
【００７７】
図８は、上述した組立体５を作製する処理の変形例の処理工程を概略的に示しており、第１および第２の型枠部１３、１４が提供される。３次元的に成形された第１のプラスチック層２が、提供される。繊維層４は、製造される最終製品の形状に少なくとも部分的に対応して適用される。示されるように、繊維層４は、第１のプラスチック層２と第２の型枠部１４との間に配置される。接着剤層１２は、繊維層４と第２の型枠部分１４との間に配置される。接着剤層１２は、第２の型枠部１４の表面の少なくとも一部に塗布されるスプレー接着剤であってもよい。したがって、次の方法工程において、繊維層４は、第２の型枠部１４上に適切に位置付けおよび方向付けられ、一時的に第２の型枠部１４に取り付けられ得る。さらなる処理工程において、第１および第２の型枠部１３、１４は、一緒にされる。さらなる処理工程において、第１のプラスチック層２の一部が溶融され、繊維層４を貫通するように、エネルギーが誘導される。
【００７８】
むしろ、本明細書中で使用される用語は、限定よりも説明のための用語であり、本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得ることが理解される。
【符号の説明】
【００７９】
１  複合製品
２  第１のプラスチック層
３  第２のプラスチック層
４  繊維層
５  組立体（第１のプラスチック層、第２のプラスチック層および繊維層）
６  ブリッジ
７  補助部品
８  縁部
９  相互作用表面
１０  開口部
１１  支持構造体
１２  接着剤層
１３  第１の型枠部
１４  第２の型枠部
【図１】
2020508238.tif 000003
【図２】
2020508238.tif 000004
【図３】
2020508238.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020508238.tif 000007
【図６】
2020508238.tif 000008
【図７】
2020508238.tif 000009
【図８】
2020508238.tif 000010
【国際調査報告】
2020508238.tif 000011
2020508238.tif 000012