JP2006522697A - 構造用強化物品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、二つ割金型（２１，２２）のそれぞれの部位のそれぞれの内表面にフィルム（２７）を載置し、物品（２６）を金型（２０）の中に、金型の表面と物品（２６）の間にフィルム（２７）が位置するように載置して、物品と金型の表面との間に小さなスペース（２９）が存在するようにし、物品を型に閉じ込め、フィルムと物品との間に、発泡性プラスチック物質（１２）を、発泡性物質（１２）で物品（２６）が被覆され、且つその発泡性物質が発泡しないような条件下で注入し、その上を発泡性物質で被覆し、２枚のフィルムを発泡性プラスチック物質に付着した物質を取り出すことからなる物品の製造方法である。別の態様において、本発明は、造形物品、プラスチック造形物品を被覆する発泡性物質及び材料で被覆されたプラスチック造形物品を覆うフィルムを含む物品である。別の態様において、本発明は、本発明に従う物品を構造用部材の空洞内に挿入し、構造用部材及びその物品を、発泡性プラスチック物質が発泡し且つ、フィルム又は発泡性物質が構造用部材の内表面に接着するような温度に加熱して、その構造用部材の中に、物品の位置を固定させることを含む構造用部材を強化する方法である。

Description

本発明は、発泡性組成物で被覆された製品、例えば構造用部材（structural member）、即ち、例えば自動車、家屋又は構造物に、構造的保全性を付与するために設計された構造用部材を含む任意の構造物などの、構造用部材を強化するために適用される構造用強化物品（structural reinforcement article）に関する。別の態様において、本発明は発泡性（expandable）組成物で被覆された物品の製造方法である。また別の態様において、本発明は、本発明の構造用強化物品を用いて構造用部材を強化する方法である。

自動車工業は、平均燃料消費量を削減し、車両の耐衝撃性を向上させるという規制圧力下にある。燃料消費量を改善するために、より軽くより薄い材料が使用されつつある。あいにく、このことは自動車部品の構造的保全性を低下させる。それを償うために、自動車製造業者は、中空の構造用部材、例えば自動車の支柱Ａ及びＢなどの中に構造用強化部材を配置している。構造用強化部材及びそれらの自動車での使用については、Ｔｈｕｍの特許文献１、Ｋｅｌｌｅｒの特許文献２、Ｗｙｃｅｃｈの特許文献３、Ｈｏｐｔｏｎらの特許文献４、Ｂａｒｚの特許文献５及びＳｈｅｌｄｏｎらの特許文献６に記載されており、これら全ては引用により本明細書に組み入れる。これらの構造用強化物品は、通常、その強化物品に形状と強度を付与するいくつかの構造用部位（structural part）を含んでおり、それら構造用部位は軽量金属又は硬いプラスチックに基づくものである。構造用部位は、特定の温度に加熱された時発泡する発泡性組成物で被覆されている。典型的には、発泡性組成物は、支持される構造用部材の内壁に発泡して接触する。発泡したとき、発泡した組成物は適正な位置に緊密に詰め込まれるので、発泡性組成物は、構造用部材の内壁に接着することにより又は摩擦により、構造用強化部材を同じ場所に永続的に保持するように作用する。発泡した組成物はまた、シート状金属からの荷重をシート状金属用の内部強化材に伝達する助けをする。

発泡性組成物は、構造用強化部材の構造用部位に、この技術分野では公知の手段、例えばエポキシの手貼りシート、圧縮成型、樹脂トランスファー成型及び射出成型により、適用する。ある種の発泡性物質は高温で接着剤の性質を示す。このことは、発泡性組成物を構造用強化部材の構造用部位に貼り付けるためには望ましい。この接着剤の性質は、その上に発泡性組成物が付着した構造用強化部材を金型から取り出しにくくするおそれがあるので、構造用強化部材の製造において問題となるおそれがある。発泡性組成物をポンプ輸送してそれを適用するためには、その発泡性組成物及び金型を加熱して適用を容易にすることが必要である。その後、金型への接着を防ぎ又は少なくするために、その金型はそれを開く前に冷却する。冷却したときでさえも、ある種の発泡性組成物はまだ金型に接着しており、作業者に対して、その発泡性組成物のいくらかを手動で取り除くことを強いることになる。適用温度に金型を加熱し、次いで被覆された構造用強化部材を取り出そうとする前に冷却することは、金型当り、部材当り１時間までの長い工程となる。体積の大きい部材の製造において、このことは、その部材に対する要求に後れを取らないため、多量の資本を必要とすることになる。長いサイクル時間に加えて、粘着性のない部材を作製するために行う必要があるかもしれない後加工段階、それらに限定されるものではないが、ガラスバルーンなどの表面の粘着性をなくするような物質を、発泡性組成物の表面に散布することなどを含む後加工段階がある。

米国特許第５，１９４，１９９号明細書 米国特許第６，１４６，５６５号明細書 米国特許第６，１６５，５８８号明細書 米国特許第６，１９９，９４０号明細書 米国特許第６，１３１，８９７号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１６０１３０号明細書

求められているものは、効率的な方法で、金型での部材保持時間が短く、且つ後成型加工段階なしに又はほとんどなしに、製造することができる部材である。必要とされることはまた、発泡性物質で被覆された製品、例えば構造用強化部材などを、その部材を製造するために用いられる用具の生産性を最大にするような、コスト効率のよいやり方で製造することができる方法である。

本発明は、挿入成型工具の上型内部及び下型内部にフィルムを載置し、物品をその金型の中に、金型の表面と物品との間にフィルムが位置するように載置し、物品と金型の表面との間に小さな空間（スペース）が存在するようにして金型を閉じ、フィルムと物品との間に発泡性物質を、発泡性物質で物品が被覆され、且つ発泡性物質が発泡しないような条件下に注入し、その上を発泡性物質で被覆し、フィルムが発泡性物質に付着したプラスチック物品を取り出すことを含んでなる物品の製造方法である。好ましくは、物品を金型の中に載置したとき、物品と金型の表面との間に小さな空間（space）が存在し、物品と金型の表面との間のその空間が、物品上及び／又は成型工具の上の圧搾隔離材（crush stand offs）により創られるものである。

別の態様において、本発明は、造形物品、その造形物品を被覆する発泡性物質及び発泡性物質被覆造形物品を覆うフィルムを含む物品である。

別の態様において、本発明は、本発明に従った物品を、構造用部材の空洞（cavity）中に挿入し、構造用部材及び物品を、発泡性物質が発泡し且つ、フィルム又は発泡性物質が構造用部材の内表面に接着するような温度に加熱して、物品を構造用部材の中に永続的に固定することを含む構造用部材を強化する方法である。

本発明の方法は、部材当りの保持時間５分又はそれ以下、より好ましくは６０〜９０秒で工具を循環使用することを可能にする効率的な方法で、発泡性物質で被覆された物品の製造を可能にする。

別の態様において、本発明は、成形操作の間の成型工具の温度より融点が低いようなフィルムを用いて成形する方法である。前記融点の低いフィルムは、成形操作の間のツールの成型温度より融点が高い別のフィルムの上に載置する。高融点を有するフィルムはキャリアフィルムと呼ばれる。低融点のフィルムは残置フィルム（the leave-on film）と呼ばれる。この２つのフィルムの組み合わされたものが、そのツールの上型及び下型の上に載置される。キャリアフィルムと残置フィルムは、キャリアフィルムをツールに近い側に、残置フィルムをツールの開放キャビティに近い側になるようにして、一緒に載置する。この２つのフィルムの組合せは、重ね合せてその中に挿入物が来るようにし、一つの片としてその工具に載置することができ、又はその２つのフィルムの組合せは、２枚の別々のフィルム片としてその工具に載置することもできる。キャリアフィルムは、発泡性物質を処理するのに必要な温度より低い溶融温度を有する、残置フィルムの使用を可能にする。好ましくは、キャリアフィルムと残置フィルムは、金型から取り出してから分離するのがよい。取り出したキャリアフィルムはその後廃棄する。

本発明は、発泡性物質を造形物品に効率的な方法で、効率的に適用する方法に関し、またそのようにして製造された物品に関する。本明細書で使用する造形物品（shaped article）とは、その最終使用形状に近い形に成形された任意の物品を意味する。一般に、物品は、例えばプラスチック、金属、セラミック、ガラス等の任意の公知材料から製造されることができる。造形物品を自動車に使用する場合のように重さが主要な要因である用途では、プラスチックなどのより軽い材料が好ましく用いられる。プラスチック材料は、ナイロン、スチレン系、ポリエチレン又はポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエポキシド、ポリユリア、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）のような強化プラスチック又は、スチレン−アルカジエンブロックコポリマー、エチレン−オクテンコポリマー等のエラストマーを含む前記の材料及びそれらのブレンド、例えばポリカーボネート−ＡＢＳブレンドであることができる。硬質プラスチック造形物品は均質又は中空であることができ、重さが主要な要因である用途では中空の造形物品であることが好ましい。別の態様において、造形物品は発泡体である。発泡物品は、好ましくは均質であって、より低密度で且つより高強度を提供するのがよい。好ましくは、造形発泡物品は、発泡性物質が発泡のために曝されなければならない時間と温度に耐えることができる発泡体から製造される。好ましくは、その発泡体はポリスチレン、ポリウレタン、ポリユリア又はエポキシ樹脂；より好ましくは、ポリウレタン、ポリユリア又はエポキシ樹脂、そして最も好ましくはポリウレタンに基づくものである。好ましい態様において、用いられる発泡体は、Ａｌｌｅｎの米国特許第６，４２３，７５５Ｂ１号明細書に記載された発泡体であり、この文献は引用によりここに組み入れる。

造形物品は、その物品を別の構造体中に永続的に位置させて保持されることが必要な、任意の用途にも使用されることができる。そのような用途には、自動車、軽量トラック、重負荷トラック及びバス、鉄道車両、航空機などの輸送用車両、建造物、電気器具並びに重機械などが含まれる。好ましくは、本発明の製品は構造用部材を強化するために使用される。構造用部材は、上記のように、構造体を支持し防護する構造体の部材である。この態様において、本発明の物品は構造用強化部材であり、そのことは、それらが挿入されている構造体及び構造用部材の保全性を、構造的に強化するために使用することを意味する。一般に構造用強化部材は、構造部材の中空の空洞中に挿入して、構造用部材の構造的保全性を改善する。好ましくは、構造用強化部材は、建造物又は車両に、好ましくは自動車及び小型トラックなどの車両に使用する。本発明の製品は、さらに発泡性物質が発泡して適所にその製品を保持するような条件に曝されるまで、空洞中にその製品を配置し保持するための手段を含むことができる。適所に製品を配置し保持するための手段は、発泡性物質の発泡の前に、その製品を適所に配置し及び／又は保持するように機能する手段であることができる。そのような手段には、造形された隔離材又は突起物、機械的固定手段（ネジ、釘、クリップ等）によりその部材に固定されるタブ、感圧接着剤、磁石等が含まれる。

本発明で有用な発泡性物質は、制御された条件下で発泡し、前述のような部材への適用の条件下では発泡しないような、任意の物質とすることができる。好ましい態様において、発泡性物質は制御された条件下で接着性を発揮する。輸送や作業を容易にするために、発泡性物質が、周囲条件では乾いていて接触しても粘着性がないこともまた好ましい。好ましい態様において、発泡性物質は高分子物質であり、より好ましくは発泡性接着剤である。典型的な発泡性接着剤には、高分子系物質、例えば適当な配合剤（典型的には発泡剤及び硬化剤）と配合されたとき、熱の適用に際して信頼性のある予め決められた様式で発泡し硬化するような、エポキシ樹脂又はエチレン系ポリマーなどが含まれる。発泡性接着剤はまた、その物質がそれ以上流動し変形しえないように、硬化により架橋する。適切な条件下で、予め決められた信頼性のある様式で発泡し硬化するが、構造上の要求に合致する任意の物質も、選択された適用のために使用することができる。そのほかの有用な物質には、米国特許第５，７６６，７１９号明細書、米国特許第５，７５５，４８６号明細書、米国特許第５，５７５，５２６号明細書、米国特許第５，９３２，６８０号明細書に記載されているような高ガラス転移温度を有する少なくとも１種のα−オレフィンモノマーとの二元ポリマー及び三元ポリマーであるポリオレフィン、フェノール／ホルムアルデヒド物質、フェノキシ物質、ポリウレタン物質が含まれるが、これらの文献は、引用によりここに組み入れる。

好ましい態様において、発泡性接着剤は、ａ）ワンパート（1-part）のエポキシ樹脂、ｂ）増粘剤及びｃ）エポキシ樹脂１００重量部に基づいて、２５重量部より少ない無機充填剤を含む材料である。物品を被覆するために使用する発泡性物質は、ワンパートのエポキシ樹脂処方として調製する。好ましいエポキシ樹脂には、ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦのジグリシジルエーテルと共に、ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦのジグリシジルエーテルのオリゴマーが、単独又は組合せとして含まれる。より好ましくは、エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルと、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルのオリゴマーとの混合物である。エポキシ樹脂は、好ましくは発泡性接着剤を作製するために用いられる材料の合計の４０〜８０重量％を構成する。増粘剤は、発泡性接着剤を作製するために用いられるブレンドの粘度を上昇させる材料である。増粘剤は、好ましくは、微細粉末（体積平均＜２００μｍ）として用いられ、好ましくは、Ｔｇ少なくとも７０℃、より好ましくは少なくとも１００℃を有している。好ましい高分子増粘剤の実例には、高分子アクリレート及びメタクリレート、より好ましくはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、最も好ましくはカルボン酸官能化ＰＭＭＡ、例えば購入可能な“Ｄｅｇａｌａｎ^TM４９４４Ｆ”ＰＭＭＡ（Ｒｏｈｍ Ａｍｅｒｉｃａ製）などがある。高分子増粘剤は、発泡剤からのガス発生を制御して、得られる硬化樹脂における気泡のサイズを小さくするような効果的な量で使用する。高分子増粘剤の濃度は、発泡性接着剤を作製するために用いる材料の合計に基づいて、好ましくは少なくとも２重量％、より好ましくは少なくとも５重量％、最も好ましくは少なくとも１０重量％で；且つ好ましくは４０重量％以下、より好ましくは３０重量％以下、最も好ましくは２０重量％以下である。エポキシ樹脂の重合は、重合を促進する触媒の効果的な量、好ましくは発泡性接着剤を作製するために用いられる物質の合計に基づいて、０．１〜２重量％で遂行される。好ましい触媒には、それらに限定されるものではないが、アミド、ブロック化アミン、尿素及びイミダゾールが含まれる。好ましい触媒の実例には、“Ａｃｃｌｅｒｉｎｅ ＣＥＬ２１９１”［１−｛２−（２−ヒドロキシベンズアミド）エチル｝−２−（２−ヒドロキシフェニル−２−イミダゾリン］があり、それは次の化学構造を有している。

この触媒の製造は、Ｂａｇｇａの米国特許第４，９９７，９５１号明細書に記載されており、この文献を引用によりここに組み入れる。

そのエポキシ樹脂は、発泡剤の効果的な量、好ましくは、発泡性接着剤を作製するために用いられる物質の合計に基づいて、０．５〜１０重量％の存在下で所望の体積に発泡する。好ましい発泡剤は、温度１００℃又はそれ以上、より好ましくは１２０℃又はそれ以上、さらに好ましくは１５０℃又はそれ以上、そして最も好ましくは１６０℃又はそれ以上で、且つ好ましくは２００℃以下で発泡しうるものである。適当な発泡剤の実例には、Ｆｕｋｕｉの米国特許第６，０４０，３５０号明細書の第４欄第２５〜３０行に記載されているものが含まれ、この箇所は引用によりここに組み入れる。市販の好ましい発泡剤の実例には、“Ｃｅｌｏｇｅｎ ＡＺ^TM１２０”アゾジカルボンアミド（Ｃｒｏｍｐｔｏｎ製）がある。エポキシ樹脂は、硬化剤の効果的な量、好ましくは発泡性接着剤を作製するために用いられる材料の合計に基づいて、２〜１０重量％を用いて硬化させる。適当な硬化剤の実例には、Ｆｕｋｕｉの（米国特許明細書）第４欄第６６〜６７行及び第５欄第１〜９行に記載されているものがあり、この箇所は引用により本明細書に組み入れる。発泡性接着剤にはまた、ポリエチレンコポリマーなどの有機充填剤、又は炭酸カルシウムなどの無機充填剤が含まれる。無機充填剤の量は、発泡性接着剤１００重量部に対して、好ましくは２５重量部以下、より好ましくは１５重量部以下、そして最も好ましくは１０重量部以下である。

好ましい発泡性接着剤はエポキシ樹脂、発泡剤、触媒、硬化剤、増粘剤並びに、必要に応じて、無機及び有機充填剤を、周囲温度よりも高い温度、好ましくは３０〜５０℃で、１５分〜２時間組み合わせて混合することにより調製するのがよい。同伴された空気は減圧で除去する。

好ましい硬化され（発泡され）た接着剤は、１００％発泡で、ヤング率少なくとも５００ＭＰａ、より好ましくは少なくとも７００ＭＰａ、最も好ましくは少なくとも１０００ＭＰａを有する。さらに、好ましい硬化された接着剤は、驚くべきことに、小さな空隙（void）、好ましくは数平均径１０００μｍより小さい、より好ましくは数平均径５００μｍより小さい、最も好ましくは数平均径１００μｍより小さい空隙を有している。その結果、自動車構造材に対するＳＦＩ（構造用発泡体挿入体）の接着は、強力で且つ耐久性がある。

発泡性物質はまた、発泡性物質が発泡する温度より低い温度でポンプ輸送できなければならない。これにより発泡性物質の金型の中への注入が容易になる。

あるいは、発泡性物質は接着剤の性質のない物質とすることもできる。このことは、フィルムが、発泡性物質で被覆された構造用強化部材を構造用部材に接着するように機能するときに可能となる。制御された条件で発泡することができ、且つ構造用強化部材に適用することができる任意の高分子物質も、この態様においては使用することができ、それらの実例には、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、フェノール系熱可塑性樹脂が含まれ、これらはさらに発泡剤を含む。

本発明に用いられるフィルムは、それがそのプラスチック物品に発泡性物質を適用する条件に曝されたとき、その構造的保全性を保持することができる任意のフィルムであることができる。２種類の一般的なタイプのフィルムが使用される。１つの態様において、そのフィルムは何らの接着性も有さず、単に部材を金型から容易に取り出すことを可能にするために使用される。別の態様において、そのフィルムは、発泡性物質が発泡する条件下で接着性を有している。この態様においては、発泡性物質は接着性を必要としない。

フィルムが接着性を必要としない態様において、そのフィルムは、好ましくは低表面エネルギーのフィルム、好ましくはポリオレフィン、例えば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、フッ素化ポリエチレン又はポリプロピレンなどである。あるいは、フィルムは、低表面エネルギーの被覆剤で被覆された高表面エネルギーのフィルム、例えば低表面エネルギーの被覆剤で被覆されたポリエステルであることができる。フィルムが構造用部材に対する接着性を付与する態様においては、発泡性物質の発泡温度で接着性を与える任意のフィルムも使用することができる。１つの態様では、フィルムはコロナ処理されたポリエチレンであることができる。別の態様では、フィルムは、その外側に発泡性物質の発泡条件で接着性を発揮する層を有する多層フィルムであることができる。接着剤層はエチレン酢酸ビニル又はエチレンアクリル酸コポリマーの層であることができる。あるいは、フィルムは発泡条件でホットメルト接着剤として機能することもできる。フィルムがホットメルト接着剤として機能するところでは、発泡性物質も接着性を有することが望ましい。

別の態様では、物品を金型の中に載置する前に、フィルムをその金型に噴霧し又は塗布することもできる。水性の高分子量エポキシ樹脂、例えば“ＥＰＩ−ＲＥＺ^TM３５４０”水性エポキシがこの態様では有用である。水性エポキシは、その金型に接触して水が急蒸発し、フィルムがその金型の上に形成される。その後、物品を金型に載置する。

本発明の製品を製造するために用いられる金型は、一般に、そのツール（tool）のキャビティの中に物品を載置する挿入型である。金型を閉ざすと、被覆される製品の大きさに近い外殻キャビティが形成される。金型は、発泡性物質を注入する少なくとも１つの注入口を有する。金型は、発泡性物質及び物品を加熱してその物品への発泡性物質の適用を容易にする能力を有することが必要である。一般に金型は、発泡性物質を加工しうる、即ち流動するのに十分な高い温度で、且つ発泡性物質が発泡する温度より低い温度に加熱される能力を有することが必要であるが、そのような温度は９０℃又はそれ以上で、且つ１５０℃又はそれ以下、好ましくは１３０℃又はそれ以下である。

本発明の方法において、フィルムは下記のようにして金型に適用する。物品は、金型とその物品の間に、フィルムが入るようにその金型中に載置する。発泡性接着剤を、次いでその物品を囲み、その形状に適合する熱金型（９０〜１５０℃、好ましくは１５０℃まで）中に注入し、物品を覆う１〜４ｍｍの範囲の接着剤厚さを達成するが、その厚さはその物品の表面に亘って変えることができる。物品は、その上に所望の厚さの被覆が得られるのに十分な時間、金型中に放置する。もし発泡性物質が熱可塑性樹脂の性質にあれば、これで十分である。もしその被覆剤がペースト状エポキシなど液体の熱硬化性物質であれば、その物質は、発泡性物質をゲル化させてその被膜が所望の保全性を達成するための更なる時間加熱することが必要となることがある。一般に、金型中の物品の滞留時間は６分又はそれ以下、好ましくは３分又はそれ以下、特に好ましくは９０秒又はそれ以下である。

物品を金型から取り出した後、その物品を冷却する。一般に、金型は直ちに循環使用することができ、即ち記載された方法で別のサイクルを開始する。

フィルム除去の必要なフィルムには２つのタイプがある。第一は、剥がされるフィルムの下に発泡性物質が存在するようなフィルムである。第二は、キャリアフィルムと残置フィルムを用いる多層フィルムである。両タイプのフィルムとも、周囲温度又はそれ以下に冷却した後にフィルムを剥離、即ち取り除くことができ、あるいはフィルムは、物品が構造用部材の空洞（キャビティ）に挿入する直前までその物品の上に残しておくことができる。第一のフィルムについては、未硬化の物質を作業者が取り扱い、身を曝すことを容易にするために、構造用部材の空洞に挿入する直前までフィルムをその物品の上に残すことが有利である。もしフィルムが残置フィルムのように接着性を有していれば、物品が構造用部材の空洞に挿入するときにも、フィルムはその物品上に残しておくことができる。成形後フィルムを完全に除去する態様においては、部材の表面を非粘着性にするような被膜でその部材を被覆することが望ましい。この被膜は、通常、比較的小さい径の特有の材料である。表面を非粘着性にするような被膜はいずれも使用されることができる。好ましい被覆材料は炭化カルシウム、ガラスバルーン等を含む。

１つの態様において、２つのフィルムを使用してもよい。第一のフィルムは接着フィルム（残置フィルム）であり、第二のフィルムは接着性を持たないキャリアフィルムである。１つの態様において、キャリアフィルムは、接着フィルム（即ち残置フィルム）には接着していない。それらのフィルムは、典型的には、金型中で、キャリアフィルムがその金型に隣接して位置し、接着フィルムが部材に隣接して位置するように配置する。好ましくは、キャリアフィルムは１３０℃又はそれ以上、好ましくは１６０℃又はそれ以上の温度の比較的高い溶融温度を有する。キャリアフィルムは、成形条件下でその保全性を維持することができる任意の物質から製造することができる。さらに、キャリアフィルムは成形条件下で金型に対してそれほど接着していないことが好ましい。好ましくは、キャリアフィルムは比較的非極性の高分子物質から製造するのがよい。好ましい高分子物質は、ポリオレフィン又は、容積的に多量のポリオレフィンを含むブレンドである。好ましいポリオレフィンは、ポリプロピレン及びポリエチレンである。好ましいポリエチレンは低密度ポリエチレンである。あるいは、フィルムはフッ素化ポリエチレン又はシリコーン被覆ポリエステルであることもできる。最も好ましくは、キャリア層はポリプロピレンホモポリマーである。キャリアフィルムの厚さは、成形の間、その保全性を維持することを可能にするように選択される。その保全性を維持するとは、そのフィルムがフィルムの形状を維持し続け、フィルムの形状として作業できることを意味する。好ましくは、キャリア層は２ミル（０．００５１ｍｍ）又はそれ以上、より好ましくは２．５ミル（０．０６４５ｍｍ）又はそれ以上の厚さを有しているのがよい。好ましくは、キャリア層は８ミル（０．２０ｍｍ）又はそれ以下、より好ましくは６ミル（０．１５ｍｍ）又はそれ以下、そして最も好ましくは３ミル（０．０７６ｍｍ）又はそれ以下の厚さを有しているのがよい。

第二のフィルムは接着フィルム、即ち残留フィルム（lease-on film）である。残留フィルムは、取扱い及び輸送の間、部材の表面を保護するように機能する。それはまた、部材を取り扱う人がその部材上に被覆された接着剤に接触することを防止する。残留フィルムはまた、補強される構造用部材中の適所にその部材を接合することを目的とする接着剤としての機能をも提供する。あるいは、残留フィルムは、自動車被覆の加熱炉の条件で溶融して、部材上に被覆されている接着剤が構造用部材の内部表面に接着することを、フィルムを通して読みとることを可能にする。好ましくは、残留フィルムは高温では粘着性であるが、周囲温度、１５〜３５℃では非粘着性であるのがよい。好ましくは、そのフィルムは、自動車被覆の加熱炉の温度で粘着性であるか、又は溶融するのがよい。残留層はまた、成形の間にその部材の接着剤に対する接着を向上させるため、コロナ処理されてもよい。残留フィルムは、上記で論じられた特性を供給する任意の高分子物質から製造することができる。好ましくは、残留フィルムは、極性の機能性基、例えば酢酸などのカルボン酸、ヒドロキシル等を含むポリマーを含む。別の態様において、残留フィルムは、機能性基を有するポリマーと、非極性ポリマー、例えばポリオレフィン、コポリエステル又はコポリアミドとのブレンドを含む。好ましい極性基含有ポリマーには、エチレン酢酸ビニル、エチレンエチルアクリレート、無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン、アルキレンアクリル酸（例えばエチレンアクリル酸）、それらのブレンド等が含まれる。残留フィルムは、好ましくは、周囲温度下ではその部材の表面を非粘着性にするのに十分な厚さであるのがよい。好ましくは、残留フィルムの厚さは０．１ミル（０．００３ｍｍ）又はそれ以上、最も好ましくは０．４ミル（０．０１０１６ｍｍ）又はそれ以上であるのがよい。好ましくは、残留フィルムは４ミル（０．１ｍｍ）又はそれ以下、より好ましくは２ミル（０．００５１ｍｍ）又はそれ以下、最も好ましくは０．８ミル（０．０２０ｍｍ）又はそれ以下であるのがよい。

１つの態様において、その２つのフィルムは単一の２層フィルムとして形成することができ、その部材の製造にそれとして用いることができる。この態様において、フィルムのキャリア部分は、製造後、その部材から取り除けなければならず、残留フィルムが後に残る。この態様において、２層フィルムは金型中に載置し、金型が閉じ、そして接着剤がその部材とフィルムとの間に注入する。部材を金型から取出した後、キャリアフィルムを取り除き、残留フィルムが後に残る。

別の態様において、そのフィルムは、３層、即ちキャリアフィルム、残留フィルム及びその２層の間に配され、その２層を一緒に接着する接着層からなることができる。中間層の接着特性は、好ましくは、加工の間それらの層を一緒に保持するのに十分ではあるが、キャリアフィルムを取り除くのを拒むほどには強くないことである。好ましくは、中間フィルムは、キャリアフィルムとは比較的強い接着結合を有し、残留フィルムとは比較的弱い接着を形成して、キャリア層と共に中間フィルムの除去を可能にすることである。中間フィルムは、キャリアフィルム及び残留フィルムの両方と接着結合を形成し、そしてキャリアフィルムを取り除くのを可能にするような、任意のポリマーから製造することができる。好ましくは、中間層は、非極性ポリマーから製造するのがよい。用いられる好ましいポリマーはポリオレフィンであり、ポリプロピレンホモポリマーが好ましい。中間フィルムは、取扱いの間、他の２つの層を一緒に保持するのに十分な厚さを有する。好ましくは、中間層は０．２ミル（０．００５１ｍｍ）又はそれ以上の厚さを有するのがよい。好ましくは、中間層は１ミル（０．０２５ｍｍ）又はそれ以下、より好ましくは０．４ミル（０．０１０ｍｍ）又はそれ以下の厚さを有するのがよい。

そのフィルムは、周知の方法、例えば多層共押出法、キャスト法又はインフィレーション法により製造することができる。

得られる製品は、構造用部材の空洞内に、その製品と構造用部材との間のギャップが１〜４ｍｍとなるように貼り付ける。この構造体は、次いで発泡性物質が硬化する条件、好ましくは１４０℃又はそれ以上、より好ましくは１５０℃又はそれ以上、最も好ましくは１６０℃又はそれ以上で、且つ好ましくは２０５℃より低い、より好ましくは２００℃より低い温度に、好ましくは１５分又はそれ以上、そして好ましくは２５分又はそれ以上の時間曝される。前記構造体が自動車である態様において、発泡性物質は電磁被覆工程（e-coat process）の間に発泡し、残りの電磁被覆液（e-coat liquid）は製品と構造用部材との間のギャップを通って流失する。最後に、電磁被覆被膜及び発泡性接着剤は適当な硬化温度、好ましくは１５０〜２００℃の間で硬化させる。

図１は構造用強化部材（１０）の一部分の断面を示す。構造用強化部材は、賦形された硬質発泡構造体（１３）の上を被覆する発泡性物質の層（１２）に接着したフィルム（１１）を有している。

図２は、部分的に閉じた本発明方法を実施するための装置（２０）を図示する。この装置（２０）は金型の２つの割型（２１及び２２）からなり、それらが閉じたとき空洞（キャビティ）（２３）を形成する。その装置はさらに、金型キャビティ（２３）の中へ発泡性物質を注入するために適合される中心チューブ（２５）を有する注入ノズル（２４）を含む。部材（２６）は金型キャビティ（２３）内に配置され、２枚のフィルム部材（２７）が部材（２６）と金型の割型（２１及び２２）との間に配置されている。注入ノズル（２４）とフィルム部材（２７）との間をシールするためには、いくつかの方法、例えばここに図示されたＯリング（２８）又は柔らかい変形可能なシールなどが使用でき、フィルム部材（２７）自体は、金型の割型（２１及び２２）と注入ノズル（２４）との間に押し込まれている。Ｏリング（２８）は注入ノズル（２４）に配置されている。Ｏリング（２８）はフィルム（２７）をシールし、注入する材料はいずれも、フィルム部材（２７）と部材（２６）との間に留まる。部材（２６）と金型の割型（２１及び２２）の壁面との間に配置され、フィルムにより層に形成された空隙（２９）は、発泡性物質の被覆剤を収容するのに十分な大きさを有している。

図３は、３層フィルム（１１）を用いることを除けば、図１と同様である。この図は構造用強化部材（１０）の断面を図示する。構造用強化部材（１０）は、硬質発泡構造体（１３）の上を被覆する発泡性物質の層（１２）に接着したフィルム（１１）を有している。フィルム（１１）は３層、発泡性物質の層（１２）に隣接する残留層（１４）；残留フィルム層（１４）とキャリアフィルム層（１６）の間に配置された接着層（１５）からなり、そのキャリアフィルム層（１６）は外側フィルム層として配置されている。

本発明の方法を、図２を参照して説明する。その装置、即ち金型（２０）を開き、フィルム（２７）を割型（２１及び２２）のそれぞれの中に載置する。部材（２６）は一方の割型（２２）のキャビティ（２３）中に載置する。他方の割型（２１）を閉じ、フィルム（２７）が部材（２６）を囲い、且つその部材（２６）と金型の割型（２１及び２２）との間に配置されるようにして、２つの割型（２１及び２２）が部材（２６）を囲う。部材（２６）と金型の割型（２１及び２２）との間には空隙（ギャップ）（２８）があり、フィルム（２７）と共に層を形成する。フィルム（２７）はＯリング（２８）により注入ノズル（２４）にシールする。金型は所望の温度（９０℃〜１５０℃）に加熱する。発泡性物質を、部材（２６）とフィルム（２７）との間に、注入ノズル（２４）のチューブ（２５）を通して、空隙（２９）に、その空隙が完全に満たされるまで注入する。発泡性物質が部材（２６）にも必要な場合には、注入したエポキシを含む部材（２６）は、金型のキャビティ（２３）中に発泡性物質がゲル化するまで保持する。その後、金型の割型（２１）を開いて金型のキャビティ（２３）を開く。その上を発泡性物質で被覆し、フィルム（２７）がその発泡性物質に接着している部材（２６）を、金型から取り出し、そして被覆する。これで、装置（２０）は、その工程を繰り返す用意ができている。

以下の実施例は本発明を詳説するために包含されるものであり、請求の範囲を限定することを意味するものではない。別段の記載がなければ、部及び百分率の全ては重量基準である。

工程を自動化し、１つのガン（gun）から多数の金型に供給することを可能にするためには、シートセパレーターが必要である。これは、前記ガンが別々に進入するようにそのシートを保持するが、その場にガンがなくても金型が閉じることを可能にするような、再使用可能な又は使い捨てのピースである。前記ガンを外した後、発泡性被覆剤がその金型から出て逆流することを防ぐために、一時的なプラグを使用してもよい。前記ガンは、直ちに、すでに閉じて充填の準備ができている次の金型に移動することができる。

接着剤“ＢＥＴＡＭＡＴＥ^TM７３６０７”は、エポキシ当量１８１のビスフェノールＡ系液状エポキシ樹脂３０〜４０重量％、エポキシ当量２３０〜２５０のビスフェノールＡ系高粘度進行（advanced）液状エポキシ樹脂と、エポキシ当量６７５〜７５０のビスフェノールＡ系進行（advanced）固形エポキシ樹脂とのブレンド１５〜２５重量％；ゲル化剤としてのポリメチルメタクリレート、硬化剤としてのジシジシアナミド、触媒としてのフェニルジメチル尿素と変性ベンズアミドとの混合物（“ＭＭＢ２１９１”、Ｃｅｌｅｒｉｔｙ ＬＬＣ製）及び発泡剤としてアゾジカルボンアミドを含む。

フィルム“ＸＵＳ６６１８５”は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから購入可能なエチレンアクリル酸の０．８ミル（０．０２０３２ｍｍ）の層、商品名“ＰＲＩＭＡＣＯＲ^TM３３３０”のフィルムである、ポリプロピレンホモポリマーの０．３ミル（０．００７６２）の中間層及び商品名“ＤＣ７８３．００，ＸＶ６６１”としてＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから購入可能な、少量のポリエチレンとブレンドされたポリプロピレンのコポリマーの２．５ミル（０．０６３５ｍｍ）の層の３層からなる。

例１
接着剤“ＢＥＴＡＭＡＴＥ^TM７３６０７”１７５ｇを１ミル（０．０２５４ｍｍ）より薄いＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）フィルムに適用した。２番目のシートを、そのエポキシの反対側の上に載置し、サンドイッチ構成体（フィルム／エポキシ／フィルム）を形成した。２ｍｍのスペーサーを、エポキシの厚さを設定するために、２５ｃｍ四方の形状のエポキシの周りの２枚のフィルムの間に置いた。フィルム／エポキシ／フィルムのサンドイッチは、１１０℃に予備設定された加熱プレス中に置いた。次いでそのプレスを閉じて、エポキシを２ｍｍの厚さに圧縮した。次に、５分後に、そのプレスを開いてシートを金属プレスから容易に取り出した。シートを室温まで冷却し、フィルムを容易に取り除いた。

例２
接着剤“ＢＥＴＡＭＡＴＥ^TM７３６０７”１７５ｇを、一表面がコロナ処理された３．５ミル（０．０８８９ｍｍ）のＬＤＰＥフィルム２枚の間に挿入した。エポキシ素材の一方の側には、フィルムの処理面をエポキシに向けて載置し、エポキシ素材の他方の側には、処理面をエポキシから隔てて載置した。フィルム／エポキシ／フィルムのサンドイッチ構成体は、加熱金属プレス中で５分間加熱して２ｍｍの注型品に成型した。１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形を２５ｃｍ四方の注型品から切り出し、エアーギャプを形成するためのスペーサーを用いて、２ｍｍのエアーギャップを有する熱浸漬亜鉛メッキ（ＨＤＧ）パネルの間に載置した。ＨＤＧパネル／フィルム／エポキシ／フィルム／ＨＤＧ盤のサンドイッチ構成体は、次いで１７０℃で４５分間焼き付けた。それぞれのＨＤＧパネルをエポキシから取り外し、処理面をエポキシに向けた側はＨＤＧパネルが容易に外れ、フィルムの無処理側とＨＤＧパネルとの間ではほとんど接着が観察されなかったか、又は全く観察されなかった。フィルムの処理側はエポキシに接着し、取り外すことができなかった。処理面をＨＤＧパネルに向けた側は、ＨＤＧパネルから取り外すことが困難であり、１００％の凝集破壊が観察された。

例３
接着剤で裏塗りされたテフロンシートをＨＤＧパネルに接着した。これらテフロン／ＨＤＧパネルを２組作製した。次に、水性エポキシ“ＥＰＩ−ＲＥＺ^*３５４０−ＷＹ−５５”をテフロンシートの上に刷毛で１回塗りし、水は自然蒸発に任した。次いでエポキシ接着剤“ＢＥＴＡＭＡＴＥ^TM７３６０７”を、２枚のエポキシ被覆パネルの間に適用した。２ｍｍのスペーサーをエポキシの周りに置いた。次にサンドイッチ構成体を、熱プレス中に１１０℃で２分間載置し、エポキシを予備ゲル化して２ｍｍの注型品にした。そのサンドイッチ構成体は５５℃に冷却した。サンドイッチ構成体は引き剥ぎ、水性エポキシ及び発泡性エポキシは、ＨＤＧ盤から容易に引き剥げた。水性エポキシのフィルムは、粘着性のない表面を有する発泡性エポキシの表面に接合していた。

水性エポキシ被覆剤と共に乾燥した予備ゲル化エポキシは、４ｍｍのスペーサー（即ち２ｍｍの空隙）付きの２枚のＨＤＧパネルの間に置き、１７０℃で４５分間焼き付けた。そのエポキシと鋼パネルの間では、１００％の凝集破壊が観察された。水性エポキシのフィルムはその接着を妨げられなかった。

例４
“ＸＵＳ６６１８５”３層フィルムの１６ｉｎ（４０．６４ｃｍ）平方の試片を、２５０゜Ｆ（１２１℃）の加熱ツールの下型の上に、キャリア層が加熱金型に隣接するようにして載置し、発泡体物品をそのフィルムの残留層の上に載置し、そして“ＸＵＳ６６１８５”フィルムの２つ目のピースを発泡体部材の上に、キャリア層が金型の加熱された上型に隣接するようにして載置した。次いで金型はフィルムとツールとの間に２〜３ｍｍの空隙を残して閉ざした。“ＢＥＴＡＭＡＴＥ^TM７３６０７”発泡性接着剤１３２ｇ量を計量分配し、発泡体とフィルムの残留層との間の開放領域に注入した。

９０秒後、ツールを開き、発泡体／エポキシ／フィルムの部材が取り出した。多層フィルムは発泡性エポキシに接着していた。部材が周囲温度になった後、フィルムのキャリア層及びＢ中間層は、その部材から１つの層として容易に取り除けた。

図１は構造用強化部材の断面を示す。 図２は本発明方法を実施するための装置を図示する。 図３は３層フィルムを有する構造用強化部材の断面を示す。

Claims (10)

1. ｉ）造形物品、
   ｉｉ）造形物品を被覆する発泡性物質及び
   ｉｉｉ）発泡性物質被覆造形物品を覆うフィルム
   を含んでなる物品。
2. 前記造形物品が硬質プラスチックシェルを有する造形中空物品又は造形固体発泡プラスチック物品を含む請求項１に記載の物品。
3. 前記発泡性物質がその発泡性物質の発泡条件下で接着性を発揮する請求項１又は２に記載の物品。
4. 前記フィルムがそのフィルムで覆われた発泡性物質被覆物品が製造される温度より高い温度で表面に接着することができる請求項１〜３のいずれか１項に記載の物品。
5. 前記フィルムが温度１６０℃〜２０５℃で表面に接着する請求項１２に記載の物品。
6. 前記発泡性接着剤がエポキシ樹脂系接着剤を含む請求項１０に記載の物品。
7. 前記造形プラスチック物品が固体ポリウレタン発泡体により形成される請求項９に記載の製品。
8. ａ）二つ割金型のそれぞれの部位の内表面にフィルムを載置し；
   ｂ）物品を、その金型の中に、金型の表面と物品の間に前記フィルムが位置するように載置し；
   ｃ）物品と金型の表面との間に小さな空間が存在するようにして金型を閉じ、
   ｄ）前記フィルムと物品との間に、発泡性物質で物品が被覆され、且つ発泡性物質が発泡しないような条件下に、発泡性物質を注入し、
   ｅ）前記フィルムが付着した発泡性物質で被覆された物品を取り出す
   ことを含んでなる物品の製造方法。
9. 前記フィルムを発泡性物質で被覆されたプラスチック物品から取り除く請求項８に記載の製造方法。
10. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の物品を、構造用部材の空洞内に挿入し、その構造用部材及び物品を、発泡性物質が発泡し且つ、フィルム又は発泡性物質が構造用部材の内表面に接着するような温度に加熱して、構造用部材の中に物品の位置を固定させることを含んでなる構造用部材を強化する方法。

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