JP2003514693A - プラスチック複合ユニット - Google Patents

プラスチック複合ユニット

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JP2003514693A
JP2003514693A JP2001539652A JP2001539652A JP2003514693A JP 2003514693 A JP2003514693 A JP 2003514693A JP 2001539652 A JP2001539652 A JP 2001539652A JP 2001539652 A JP2001539652 A JP 2001539652A JP 2003514693 A JP2003514693 A JP 2003514693A
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plastic
thermoplastic
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バゲンブラスト，ヨアヒム
ゴルトバツハ，フベルト
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、異なる材料例えば金属とプラスチック、および、異なる金属またはプラスチックから成る少なくとも２個の平らな加工部材から成るプラスチックの複合ユニットに関する。加工部材をその端部領域で相互に接続し、その接続がその上に成形された熱可塑性樹脂から成っている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、異なる材料例えば金属とプラスチック、異なる金属、または、異な
るプラスチックから作られた少なくとも２枚の平らな加工部材から成り、その端
部領域で相互に結合し、その加工部材の接続部が、埋込み成形された熱可塑性樹
脂から成っていることを特徴とするプラスチック複合構成要素に関する。
【０００２】 異なる材料から作られた平らな構成要素の確実な嵌合接続部が、熱可塑性樹脂
を成形することにより得られる。
【０００３】 複合構成要素が異なる領域で異なる技術的機能を果たす。例えば、それは高強
度、耐熱性の構成要素と、機能領域内の特製加工部材に陰極性電着をするのに適
した構成要素とを組み合わせている。
【０００４】
【従来の技術及びその課題】
実際に用いられる複合構成要素または半製品は、例えば、サンドイッチ構造を
形成するために、プラスチックまたはプラスチック発泡材を間に挟むことにより
２枚の金属シートを結合する等の平らな構成要素から成っている（例えば、EP 4
89 320 A1, EP 285 974 A1, EP 547 664 A2）。さらに、外側の金属シートと内
部のリブ構造を有する複合シートを製造するためのプロセスが存在する(EP 775
573 A2参照)。さらに、加圧と型内への射出成形を組み合わせることにより金属
シートを結合するためのプロセスが存在する(EP 721 831 A1)。さらに、金属シ
ートをリブ構造で支えたプラスチック／金属の複合構成要素が知られている(EP
370 342 A3)。
【０００５】 従来技術では慣用であり、かつ、文献に記載されている複合構成要素および複
合半製品は、構成要素全体が均一で高い強度と剛性を、または、音響および熱的
絶縁を達成するように設計されている。
【０００６】 しかしながら、特別の用途では、例えば、シートがそのシートの異なる場所で
異なる技術的要求を満たす必要がある。このことは、絶縁機能がシートの半分で
必要であり、かつ、同じ構成要素の反対側の半分では、他の別個の構成要素また
は構造要素への接続または開口部の封鎖のみが達成されるべきであることを意味
する。例えば、この場合に慣用の複合シートを用いる場合、その構成要素全体と
してはその機能から見て過剰仕様になり、それゆえ、製造するのが困難になりす
ぎ、複雑すぎる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
それゆえ、本発明の目的は、各場合に満たすべき構成要素の機能に必要な特別
の音響的、機械的、光学的または他の材料特性を構成要素の種々の領域で組み合
わせた、最初に述べた種類の複合構成要素を提供することである。
【０００８】 本発明の目的は、熱可塑性樹脂を成形することによって確実な嵌合を得るよう
に相互に結合する異なる材料内に設けられた少なくとも２カ所の異なる領域から
成る構成要素を提供することにより達成される。
【０００９】 本発明は、その端部領域で相互に結合した異なる材料特に異なる金属、異なる
プラスチック、または、金属とプラスチックの部分から作られた少なくとも２枚
の平らな加工部材から成り、その結合部が成形され、特に射出成形された熱可塑
性樹脂から成り、特に、確実な嵌合を達成するために、結合領域内の少なくとも
一方の加工部材が熱可塑性樹脂により侵入または包囲されるように構成したプラ
スチック複合構成要素を提供する。
【００１０】 適当な高強度の金属材料には、鋼、アルミ、マグネシウムが含まれる。加工部
材はセラミック、熱硬化性または熱可塑性の複合材料から構成され得る。
【００１１】 加工部材と結合部の両材料として適当な熱可塑性樹脂には、非強化の、または
、強化され、任意に充填をされたプラスチック、例えば、ポリアミド特にポリア
ミド−６、ポリアミド−６・６、ポリアミド−１２、ポリアミド−１１、または
、ポリエステル特にポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート
、または、ポリオレフィン特にポリプロピレン、スチレンコポリマー特にＳＡＮ
樹脂またはＡＢＳ、または、ポリカーボネート、ポリプロピレンオキサイド、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリイミド、ＰＳＯまたはＰＥＥＫ、または、上記
プラスチックの可能な混合物のようなプラスチックが含まれる。
【００１２】 複合構成要素は、主として平らなハイブリッド構成要素で、線状または点状の
機能要素を含むことができる。好ましくは、限定された結合領域が他の構成要素
と接続できるように提供されていて、上記結合領域が形状、位置、サイズについ
て、および、材料についての両方で、種々の方法に設計しうる。
【００１３】 複合構成要素の好ましい形では、複合構成要素の１以上の加工部材が結合領域
内に開口部または凹部を有し、それにより射出成形された熱可塑性樹脂が侵入し
、加工物の確実な嵌合を形成する。
【００１４】 複合構成要素の特に好ましい態様では、加工部材のひとつが結合部と同じ熱可
塑性樹脂から成ることを特徴としている。
【００１５】 好ましい態様では、加工部材のひとつがエラストマーから、特に熱可塑性エラ
ストマーから成っている。そのような構成要素は、例えば、原理的に既知の２成
分射出成形法により得られる。
【００１６】 好ましくは、エラストマーは熱可塑性ポリオレフィンおよび熱可塑性ポリウレ
タンである。
【００１７】 必要な場合、本発明の好ましい態様では、電磁放射線を遮断するために構成要
素の加工部材のひとつが、別の非金属加工部材に結合している金属から製造され
る。
【００１８】 本発明に基づく複合構成要素の加工部材は、複合構成要素または他の構成要素
とは異なる構造に接続され、それに適合した結合方法又は接続方法に基づいて自
由に選択しうる。
【００１９】 本発明に基づくプラスチック複合構成要素を例えば鋼製フレームと溶接する場
合、フレームに隣接した加工部材を溶接可能な鋼製シートとする。
【００２０】 この方法で、本発明に基づくプラスチック複合構成要素全体を種々の場所で外
部の構成要素または構造に完全に異なる結合方法例えば金属溶接およびプラスチ
ック摩擦溶接により固定できる。
【００２１】 さらに、本発明は機械および車両特に自動車のための、電子機器、家庭用品の
ための、または建材のための構造要素としてプラスチック複合構成要素の使用を
提供する。
【００２２】 加工部材は金属シート、パネル、シート、異形材（開放または閉鎖した形状）
、または、中空チャンバーの形で相互に結合される。材料のタイプ、加工部材の
数と形状は随意に変化しうる。好ましい態様では、平らな加工部材例えば金属シ
ートとプラスチック・シートを、その端部で相互に結合して、確実な嵌合を得る
。この目的で、高強度加工部材（例えば金属シート）に確実に接続できる熱可塑
性樹脂製リベット頭部を結合部と重複した開口部領域に成形する。
【００２３】 この方法で、いくつかの高強度加工部材もお互いに結合しうる。プラスチック
の機能はリベット頭部の形で高強度加工部材を結合することに限定しうる。
【００２４】 さらに、プラスチック・リベットでの接続により同様に固定して、相互に直接
結合したいくつかの高強度加工部材から成る複合構成要素を作れる可能性がある
。しかしながら、プラスチックの構成要素は、例えば、成形されたプラスチック
・シートの形で、他の機能も引き受ける。
【００２５】 複合構成要素の高強度で、非柔軟性ないし剛性の領域間に柔軟な熱可塑性樹脂
、熱可塑性エラストマーまたはエラストマーから作られた柔軟な構成要素を取付
けることにより、動的挙動または構成要素全体が改善され、または構成要素の組
立が容易になる。さらに、膜状ヒンジとして柔軟な加工部材を設計することによ
り、構成要素を部分的に可動にすることもできる。
【００２６】 構成要素のところどころの場所で電磁放射線を遮断することを、非導電性材料
例えば熱可塑性樹脂または他の非金属加工部材に結合した加工部材として金属シ
ートを用いることにより達成しうる。
【００２７】 本発明に基づく構成要素を他の構成要素または構造に結合することは、個々の
加工部材の確実な嵌合接続により、原則として既知の全ての材料において行うこ
とができる。結合方法は随意に選択しうる。
【００２８】 高い断熱性プラスチックを選択した場合（ポリアミド、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンオキサイド、ＰＳＯ、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリイミド、ＰＥＥＫ、または、非強化または非充
填で、また、繊維強化ないし充填をした設計での上記材料の混合物）、陰極性電
着をするために、複合構成要素の優れた耐熱性と適合性を、加工部材の確実な嵌
合結合と併せて得ることができる。
【００２９】 複合構成要素は種々の方法で製造し得る。例えば、プラスチックおよび高強度
構成要素（金属加工部材）の接続のタイプは主として以下のように異なる: １． 材料の成形によるプラスチック加工部材と高強度加工部材の確実な嵌合
接続。
【００３０】 この製造法では、射出成形と、事前に成形した結合要素によるプラスチック・
リベット結合の両方により、接続を行うことができる。両方の場合で、高強度の
加工部材にはその結合領域に開口部を設け（例えば、端部領域に穴をあけた金属
シート）、それを通して熱可塑性樹脂が侵入し、それにより、確実な嵌合接続が
達成される。
【００３１】 接続を射出成形により行う場合、例えば、金属シートを射出成形用金型の中に
最初に挿入する。射出成形プロセスの結果として、例えば、シートの形で、強度
の低い加工部材が得られるとともに、金属シートとの接続も達成される。プラス
チック材料は液状で金型に導入されるので、金属シートの開口部を通して流入し
、金属シートの反対側にリベット頭部を形成する。この方法で、金属または複合
材料の種々の部品を、熱可塑性樹脂材料で作られた領域により直接的または間接
的に一工程で相互に結合しうる。
【００３２】 同様に、強度の低い加工部材もプラスチック・リベット結合を用いることによ
り、高強度の加工部材料に固定しうる。この場合、金属シート無しで、射出成形
される結合用スタッドを射出成形用金型に入れて、熱可塑性樹脂を最初に別個に
射出成形し、次ぎに、１枚以上の金属シートをそのプラスチック部品の上に置き
、結合用スタッドを金属シートに設けた開口部に突き出す。次に、結合用スタッ
ドを、成形プロセスにより（例えば、超音波溶接により）リベット頭部に成形す
る。さらに、溶接結合を別の補助的要素（例えば、スタッド溶接）を用いて行う
ことができる。または、成形された結合要素を用いて２個の熱可塑性加工部材を
結合することにより行うことができる。
【００３３】 ２． 留め金接続による、熱可塑性加工部材と高強度加工部材との確実な嵌合
接続。この方法では、必要な留め金要素と嵌合するプラスチック加工部材を最初
に製造する。例えば、高強度加工部材に設けた開口部に挿入される成形されたス
タッドと共に、射出成形されたプラスチック部品を、この目的に使用しうる。
【００３４】 加工部材を結合する他の可能性は、上記方法の種々の組み合わせの使用に存す
る。結果として、両部分に同じビードを取付ける事により高強度加工部材間で確
実な嵌合接続をすることが可能である。例えば、プラスチック部分上に成形され
た結合用スタッドを形成し、両方の高強度加工部材に同じ開口部を追加すること
により、リベット継ぎ手を取付けることができる。
【００３５】 本発明で得られる利点は、以下のように要約される： 複合構成要素により、随意で変更し得る材料の加工部材で構成され、平らな複
合材を得ることができる。
【００３６】 特定の要求に適合するように応力の性質と強さが部分的に異なる複合構成要素
を設計できる。
【００３７】 本発明により、コストと重量を最適化するように、性質が部分的に異なる範囲
の複合構成要素を設計できる。
【００３８】 さらに、本発明により、他の構成要素および構造要素と接合するための接合方
法を自由に選択でき、かつ、異なる材料の平らな複合材料を一工程で製造できる
。
【００３９】 本発明に基づく複合構成要素は、適当な設計の中で、機械、車両の構造要素お
よび全ての種類、特に、自動車、電子機器、家庭用品、建材の構成要素として多
様な用途を見いだせる。
【００４０】 複合構成要素に特に適当な用途には、自動車の構造部品、乗用車のドア、バン
パー、支持材、前部と後部の部分、高強度と他の材料特性を組み合わせたサイド
の下枠フレームおよび装飾要素が含まれる。
【００４１】 本発明は図面に基づいて以下に詳細に説明される。
【００４２】
【実施例】
【００４３】
【実施例１】 部分的に異なる機能を有する平らな複合材（図１） 図１は熱可塑性樹脂製のシート１を示し、その左端でスチール・シート２が、
確実な嵌合接続部６により集中された力を吸収するように固定されている。シー
ト１の左半分にはその上側に遮音用発泡材３を設けている。シート１の右半分に
は比較的大きな平らな荷重を吸収するために、シート１がアルミから作られ、下
にある２個のＵ形材５およびシート１と同じ材料から作られた合成リブ構造材４
により支えられている。この場合、シート１、リブ構造材４および接続部の全て
で確実な嵌合接続部６が熱可塑性樹脂構成要素によって形成されている。
【００４４】 複合構成要素は２種類の方法で製造できる。一方、金属シート２、発泡材３、
Ｕ形材５を適当な形の射出成形用金型に挿入してから、熱可塑性樹脂構成要素を
射出し、それにより、シート１、リブ構造材４、確実な嵌合接続部６を製造する
ことが可能である。溶融物が射出成形プロセス内で固化したとき、個別の構成要
素が確実にお互いに接合する。第二の変形は、確実な嵌合接続部６に必要な統合
リブ構造材４とスタッドを有するシート１が最初に製造される。そこで、金属シ
ート２、発泡材３、Ｕ形材５を含む構成要素がシート１に対して、シート１のス
タッドが構成要素２、３、５に設けた開口部と嵌合するように置かれる。そこで
、スタッドが超音波溶接により確実な嵌合接続部６に形成される。
【００４５】
【実施例２】 ３枚の金属シートから作られた複合材の断面（図２） 図２は異なる高強度加工部材（金属シート）を直接相互接続する方法を示して
いる。金属シート２には端部領域に方向転換部１１を設けて、確実な嵌合になる
ように金属シート２および１０を相互に結合している。これらの接続部を射出成
形による熱可塑性樹脂構成要素で囲むことにより、異なる金属シートの確実な嵌
合接続を確保する。
【００４６】
【実施例３】 金属シートと熱可塑性樹脂要素で作られた柔軟性複合材の断面（図３） この例では、熱可塑性ポリウレタンで作られた弾性シート９により柔軟な方法
で、２枚の金属シート２を相互に結合している。結合は、実施例１または２の説
明に従い、シート９と同じ材料から成っている確実な嵌合接続部６により形成さ
れている。別の金属シート１２が剛性プラスチック材料で作られた熱可塑性樹脂
要素１６により他の平面でその複合材に接続される。二成分射出成形により一工
程で射出成形用金型の中に挿入した金属シート上に、弾性シート９と熱可塑性樹
脂要素１６を成形することができる。
【００４７】
【実施例４】 車両ボディ下部の断面（図４） 図４は車両のトンネル領域でのボディ下部の断面を示す。床板２、トンネルの
金属シート７、トンネル・カバー８がそれぞれ鋼製で、熱可塑性樹脂１７により
相互に結合されている。加工部材２および７を金型に挿入し、その端部領域で熱
可塑性樹脂を部分的に過剰充填する。同時に、結合用スタッドが成形される、こ
れはトンネル・カバー８を置いた後、その後の作業で、超音波溶接によってリベ
ット接続部６に成形する。
【００４８】 この手順により、車両の床板も泥よけに結合でき、または、下枠領域でサイド
部材を床板に結合しうる。
【００４９】
【実施例５】 ３枚の金属シートで作った複合材の断面（図５） 図５は異なる高強度加工部材（金属シート）を直接相互結合する方法を示して
いる。金属シート５２および１０の端部領域に方向転換部５１を設けて、金属シ
ート５２および１０を相互に接続して、確実な嵌合を得る。射出成形で熱可塑性
樹脂構成要素５５によりこれらの接続部を囲むことによって、異なる金属シート
５２および１０の確実な嵌合接続を確保する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スチール・シート２が確実な嵌合接続により固定された熱可塑性樹脂製のシー
ト１を示す。
【図２】 プラスチック製で、中程度の強度を有する加工部材による２個の高強度加工部
材の接続を示す。
【図３】 熱可塑性ポリウレタン製の１個の加工部材による数枚の金属シートの接続を示
す。
【図４】 自動車のトンネル領域内のボディー下部の詳細を示す。
【図５】 方向転換部を有する３枚の金属シートの複合材の断面を示す。
【符号の説明】
１ シート、熱可塑性シート、非金属加工物 ２ スチール・シート、金属シート、加工部材、床板 ３ 発泡材 ４ リブ構造材 ５ Ｕ形材 ６ 確実な嵌合接続部 ７ トンネルの金属シート、加工部材 ８ トンネル・カバー ９ 弾性シート １０ 金属シート １１ 方向転換部 １３ 端部領域 １７ 熱可塑性樹脂 ５１ 方向転換部 ５２ 金属シート ５５ 熱可塑性樹脂構成要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 105:22 Ｂ２９Ｋ 105:22 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3J001 FA02 FA05 GA06 HA04 KA01 KB01 KB03 KB04 KB06 4F206 AA03 AA13 AA24 AA29 AD03 AD05 AD08 AD23 AD35 AH17 AH33 AH46 JA07 JB20 JF05 JN14 JN25 JQ06

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 異なる材料特に異なる金属、異なるプラスチック、または、
    金属とプラスチックの部品で作られた少なくとも２個の平らな加工部材（１）お
    よび（２）から成り、その端部領域（１３）で相互に結合し、その結合部（６）
    が成形された、特に射出成形された熱可塑性樹脂から成り、かつ、確実な嵌合接
    続を得るために、結合部（６）の領域内で、特に少なくとも１個の加工部材（１
    ）または（２）に熱可塑性樹脂が侵入し、または、それを囲むことを特徴とする
    プラスチック複合構成要素。
  2. 【請求項２】 結合部（６）の端部領域（１３）内で、上記複合構成要素の
    １以上の加工部材が熱可塑性樹脂の侵入を受ける開口部または凹部を有していて
    、加工部材の確実な嵌合結合を形成することを特徴とする請求項１記載のプラス
    チック複合構成要素。
  3. 【請求項３】 加工部材（１）のひとつが結合部（６）と同じ熱可塑性樹脂
    から成っていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチック複合構
    成要素。
  4. 【請求項４】 加工部材（１）のひとつがエラストマー、特に熱可塑性エラ
    ストマーから成ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のプラス
    チック複合構成要素。
  5. 【請求項５】 上記エラストマーが熱可塑性ポリオレフィンまたは熱可塑性
    ポリウレタンであることを特徴とする請求項４記載のプラスチック複合構成要素
    。
  6. 【請求項６】 加工部材（２）のひとつが電磁放射線を遮断するために非金
    属加工部材（１）に結合した金属から成ることを特徴とする請求項１から５のい
    ずれか１項記載のプラスチック複合構成要素。
  7. 【請求項７】 上記熱可塑性樹脂が、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレ
    フィン、スチレンコポリマー、ポリカーボネート、ポリプロピレンオキサイド、
    ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ＰＳＯまたはＰＥＥＫ、または上記
    ポリマーから可能な混合物を含む系列から選ばれることを特徴とする請求項１か
    ら６のいずれか１項記載のプラスチック複合構成要素。
  8. 【請求項８】 請求項１から７までのひとつに基づくプラスチック複合構成
    要素を、機械及び車両特に自動車のための、電子機器、家庭用品または建材のた
    めの構造要素として使用する方法。
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