JP2014516818A - 成形された多層ライニングのための製造方法 - Google Patents

Abstract

４０〜８０％の強化繊維と、繊維、薄片又は粉末の形態のポリアミドマトリックス材料とを混合し、前記混合物のウェブを形成するステップと、
第１の混合されたウェブと、連続気泡フォーム層、熱反射層、又は別の前記混合されたウェブ、から選択された少なくとも１つの付加的な層とを、金型内に積層するステップと
混合されたウェブにおけるポリアミドマトリックス材料が、ＤＳＣによるポリアミドマトリックスの融解温度よりも低い、蒸気圧力下での温度において融解させられ、これにより、強化繊維を結合し、これにより、混合されたウェブを固化させ、多孔質強化層を形成するように、及び多層の全ての層が積層されるように、積み重ねられた多層材料を加圧飽和蒸気で処理するステップとを含む、断熱及び防音のための多層ライニングのための製造方法。

Description

技術分野
本発明は、特に自動車のエンジン室用の、断熱及び遮音用の成形された多層ライニングを製造する方法に関する。

背景技術
自動車に適用するための音響用及び熱用ライナが技術分野において公知である。これらのライナは、通常、音響減衰を提供するために、吸音、すなわち入射する音波を吸収する能力と、透過損失、すなわち入射する音波を反射する能力との両方に依存する。ライナは、様々な熱源（エンジン、トランスミッション及び排気系）から車両の乗員室への熱の伝達を防止又は低減するための遮熱特性にも依存する。このようなライナは特に、車両のエンジンベイ領域において使用され、例えばその発生源により近いエンジンの音を減衰させるためにエンジンカバーとして使用される。

乗用車及び商用車を含む自動車のエンジン室において、エンジン騒音を低減するためにアブソーバの形式の防音部品が益々使用されている。概して、これらのアブソーバは、車両の外部及び内部の騒音を低減するための成形された物品として設計されている。成形された物品は、ウェブ（例えば綿）又はポリウレタンフォームから形成されてよく、通常、約１６０℃までの耐熱性を有する。

排気マニホルド、高温空気再循環領域、又はエンジン自体の周囲等のいくつかの領域においては、成形物品は高い熱負荷に曝される。従って、これらの成形物品は、下側にある不織布を保護するために熱反射器として機能するアルミニウム箔と部分的又は完全に積層される。概して、アルミニウム箔は、支持層として機能するために十分に厚く、部材が自立するための機械的特性を可能にする。吸音材料は、ばらけた材料として保たれ、部材の音響特性を最適化するためにできるだけ厚くなっている。例えば、独国特許第８７００９１９号明細書は、絶縁のために内側にフォームが接着されたこのようなアルミニウム積層物を開示している。その他の例は、２つの金属箔層の間に、ばらけた繊維質材料マットを挟むことによって形成されており、この場合、金属層は構造的なキャリヤ特性を有する。

最近では、複合的熱ライナが、典型的な遮熱トリム部材と部分的に置き換えられている。これらの複合ライナは、概して多層アセンブリとして形成されている。これらのアセンブリは、反射及び不透過機能を有する熱的に曝される層と、優れた断熱性、機械的及び構造的特性を有する複合層と、場合によっては、外観及び不透過特性のための付加的な上側層とを備えて構成されている。これらのタイプのライナは、射出成形又は圧縮成形を使用して製造される。これらの複合熱ライナの欠点は、これらが不透過性で重い構造部分であるということである。複合熱ライナは、優れた熱的及び構造的特性を有するが、ほとんどの場合において音響的及び熱的減衰特性を欠く。

積層物の様々な層を互いに固定するために、多くの接着剤、接着ウェブ及び結合繊維が長年にわたって特に開発されてきたが、積層されたライナ及び絶縁体は、層はく離及び故障の固有のリスクを有する。この潜在的なリスクは、主にこのようなライナ及び絶縁体が受ける過酷な作動環境により、顕著である。多くのライナ及び絶縁体は、エンジン、トランスミッション、及び排気系の構成部材等の高温熱源の近くに配置されている及び／又はこれらを遮断するように設計されている。その結果、ライナ及び絶縁体はしばしば１８０℃を超える温度に曝され、この温度では、接着剤及びバインダは、時間が経つにつれて激しく急速な劣化を生じる。

加えて、エンジンに隣接して直接的に取り付けられた部品は、振動しやすく、エンジンから伝達される振動により騒音を生じる。これらの振動する部分は、望ましくない付加的な騒音を生じる恐れがある。別の態様は、関与させられるライニングの疲労特性であり、振動の周波数は、ライニングの寿命全体に否定的な効果を及ぼす恐れがある。

従来技術のその他の欠点は、最終的な複合材を得るために必要とされる高温である。達成すべき加熱温度は、マトリックスとしてのポリマに依存する。概して複合材を形成するために、マトリックスと強化繊維とが、高温空気、接触加熱又は赤外線加熱等の乾式加熱法を使用して加熱される。例えば加熱装置から成形装置への温度損失を補償するために、製品は、通常、マトリックスポリマの実際の融点よりも高く又は結合樹脂の活性化温度よりも高く加熱される。融点よりも高くポリマを加熱することは、劣化を加速させる。

接触ヒータを使用することは、製品の厚さ全体にわたって良好な熱伝達を得るために製品が圧縮されなければならないという付加的な欠点を有する。高温空気は、概してバインダポリマの融解温度よりも高い温度で使用されるので、ポリマが熱により損傷されるのに対し、赤外線加熱の使用は、薄い材料に対してのみ可能である。より厚い材料においては、内部材料を加熱するために必要とされるエネルギ量は、外側表面のポリマを損傷する。この方法は通常、４〜５ｍｍまでの厚さに対してのみ使用される。

連続気泡スラブフォーム層を含む多層ライニングにおいて接触ヒータを使用することは、特にスラブフォームの表層におけるフォームの圧潰を生じ、フォームを、空気によって伝達される音波に対して不透過性にし、これにより、部材の全体的な音響吸収性を低下させる。

別の欠点は、マトリックス繊維及び強化繊維として使用されるほとんどの熱可塑性ポリマは、互いに近い融解温度を有するということであり、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のＩＳＯ１１３５７−３による示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して測定される融解温度は、２３０〜２６０℃、ポリプロピレンの融解温度は１４０〜１７０℃、ポリアミド６（ＰＡ６．６）の融解温度は１７０〜２２５℃、ポリアミド６．６の融解温度は２２０〜２６０℃である。両方とも熱可塑性ポリマであるマトリックス繊維及び強化繊維、例えばマトリックスとしてのＰＡ６．６及び強化繊維としてのＰＥＴを使用して、マトリックス繊維の融解温度よりも高くそれらを加熱しなければならないとすると、強化繊維も融解若しくは軟化させることになる。これは、構造体の圧潰につながり、極めてコンパクトな複合体を形成する。

断熱及び防音特性のために特に自動車工業においてフェルトが広く使用されている。傾向はリサイクル可能材料に向かっているので、熱可塑性バインダは近年著しいシェアを占めている。ポリエステル、ポリアミド等の高性能ポリマから形成された繊維は、その機械的特性及び耐熱特性により関心が高い。しかしながら、所要の結合剤が、成形された三次元部品における繊維の使用に制限を加える。

これまで使用されてきた結合剤はいつも、強化繊維よりも低い融点を有し、成形された繊維ウェブに比較的弱い性能挙動を提供し、車両における強化された領域におけるその結合剤の使用を制限していた。これらのタイプの成形された繊維ウェブは、エンジンベイ若しくは室、特にエンジン接触領域の高温露出に適していない。これらのバインダのうちのいくつかは、特に加水分解現象に敏感な変更された構造による注入挙動を有する変更されたポリマ（例えばコポリエステル（ＣＯ−ＰＥＴ））である。

技術分野において公知のこのようなフェルトを成形するためのプロセスは、フェルトが様々な手段によって予熱され、次いで低温の金型に移送され、この金型において部材形状を得るためにフェルトが圧縮される"冷間"成形プロセスであるか、又は閉鎖された金型にフェルトが導入され、この金型に、結合剤をその融点にもたらすために空気などの熱伝達媒体が導入され、次いで解放される"熱間"成形プロセスである。部材は次いで、冷却補助を用いて又は用いずに、ツール内で又は外側で、冷却される（例えば欧州特許出願公開第１６５６２４３号明細書、欧州特許出願公開第１４１４４４０号明細書及び欧州特許出願公開第５９０１１２号明細書参照）。材料が硬化させられる温度に完全に冷却した後に初めて、部材を金型から取り出し、搬送することができる。

開示された繊維複合材は、概して、前記反射層のような付加的な層又はフォームと組み合わせて使用される。フォームは、フォームをダイレクトバック発泡（射出発泡又は発泡成形）することによってこのような繊維複合材に提供することができる。しかしながら、しばしば、フォームはまずスラブフォームとして製造され、所望の厚さに切断される。フォームを隣接する繊維層に積層するために、概して高温圧縮成形が使用される。層の積層体が、材料を溶融させかつ層の積層体を得るために、２つの高温プレートの間に配置される。層状材料の多孔質強化材への熱の伝達を助けるために、圧縮が必要とされる。特にフォーム層が使用されるこのような方法の欠点は、フォームが潰れ、連続気泡構造にスキン層を形成するということである。このスキン層は、連続気泡フォームの全体的な吸音性能を低下させる。

発明の概要
したがって、本発明の課題は、より軽量で、使用領域において長期間にわたり熱負荷に曝される構造をそこで維持する、特に、同等の断熱及び防音特性を有する車両のエンジン室のための、成形された多層ライニングを製造する方法を提供することである。

前記課題は、請求項１による蒸気成形される多層ライニングのための製造方法によって達成される。

特に、
・強化繊維と、繊維、薄片又は粉末の形態のポリアミドマトリックス材料とを混合し、前記混合物のウェブを形成するステップと、
・前記混合されたウェブのうちの第１のものと、連続気泡フォーム層、熱反射層、又は別の前記混合されたウェブのうちの第２のものから選択された少なくとも１つの付加的な層とを、金型内に積層するステップと、
・混合されたウェブにおけるポリアミドマトリックス材料が、ＤＳＣによるポリアミドマトリックスの融解温度よりも低い、蒸気圧力下での温度において融解させられ、これにより、強化繊維を結合し、ひいては、混合されたウェブを一体化して、多孔質強化層を形成するように、及び多層の全ての層が積層結合されるように、積層された多層材料を加圧飽和蒸気で処理するステップとを含む、本発明による製造方法を使用することによる。

結合材料としてのポリアミドにおいて直接蒸気成形プロセスを使用すると、ポリアミドの軟化点及び融点が、蒸気圧力下で、ＤＳＣにより測定されたポリアミドの通常の融解温度よりも低い温度にシフトさせられることが分かった。この知識を使用することによって、使用時により高い融解温度を有しかつ従来の材料よりも著しく高い温度において熱的に安定することができる部材を形成することが今や可能となる。加えて、強化層において使用されるポリアミド材料は、隣接する層を積層するためにも十分であることが分かった。驚くべきことに、フォーム又は熱反射層などの層は、付加的な適合する接着層を必要としない。特に、付加的なフォーム層において直接蒸気成形を使用することは、フォーム層の音響特性に対して否定的な効果、例えばフォームの融解を有さないことが分かった。従って、製造するときにスキンレス連続気泡フォームの有利な音響特性が維持される。

本発明による製造プロセスは、エンジンベイカバーパネル、エンジン用のトップカバー、サイドカバー又はアンダーカバー、オイルパンカバー、アンダーエンジンシールド、防火壁、少なくとも部分的にカバーする外側ダッシュパネル、エンジンベイのクーラーの背後の空気案内パネル、車両内部において自動車トリム部分として機能する荷物棚又はトランク積載フロアなどの、多層ライニングを三次元形状に蒸気成形するために直接的に使用することができる。

以下では、本発明の方法による蒸気成形された多層ライニング及び蒸気成形プロセスが、より詳細に、このような材料の使用の例を用いて説明される。

製造プロセス
本発明による方法において、高弾性率強化繊維が、ポリアミド繊維、薄片又は粉末の形態のマトリックス形成材料と混合され、これにより、エアレイ、ウェットレイ、カーディング等のあらゆる適切な方法によってウェブを形成する。次いで、このウェブは、ＩＳＯ１１３５７−３による示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して測定されたポリマの融解温度よりも低い温度においてポリアミドマトリックス材料を融解させるために、飽和蒸気を使用して加熱される。例えば、ポリアミド６（ＰＡ−６）の融解温度Ｔｍは、ＤＳＣを使用して測定されると２２０℃である。しかしながら、本発明による蒸気圧力下における同じＰＡ６の融解温度は、例えば、１９０℃である。

ウェブは、少なくとも１つの蒸気透過性の面を備えた耐圧金型に配置される。金型は、内部圧力に耐えるように閉鎖され、クランプされる。少なくとも９ｂａｒ絶対圧の飽和蒸気が、バインダを融解させるために提供される。２０ｂａｒ絶対圧よりも高い飽和蒸気は、もはや経済的ではない。好適には、１１〜１５ｂａｒ絶対圧の範囲が最適な作動範囲である。ポリアミドの融解温度の実際のシフトは、製品が蒸気成形されるキャビティに生ぜしめられる蒸気圧力に依存する。従って、使用される圧力の選択は、強化繊維の融解温度にも依存する。例えば、バインダ繊維としてＰＡ−６を使用すると、好適な圧力は１１〜１５ｂａｒ絶対圧である。

通常の高温空気、高温プレート又は赤外線の代わりに蒸気を使用することによって、蒸気における水分子の効果を利用してポリアミドの融点をより低い温度にシフトさせることができる。ポリアミドに対する水の効果は知られており、通常は欠点であると考えられており、多くの従来技術は、その効果を回避するための又はそれを防止しようとするための方法を開示している。予想外であるが、粉末、薄片又は繊維の形態で適用されるポリアミド材料を、ＰＥＴなどの強化繊維をその繊維形態に保つ唯一の結合材料としてのポリアミドを使用し、ポリエステル（ＰＥＴ）などの、ＤＳＣを用いて測定された同様の融点を備える他の熱可塑性繊維と組み合わせることを可能にするのは、まさにこの効果である。多孔質構造を備えた熱安定の成形された製品を獲得し、これにより、吸収及び空気流抵抗などの音響特性、並びに熱伝導率を高めることが今や可能である。

蒸気の効果は、可逆性の拡散機構に基づく。小さな繊維直径又は微細な粒子の形態のポリアミドを使用すると、融解及び固化は迅速であり、短い製造サイクルを提供する。蒸気が金型から解放されると、ポリアミドは固体状態に変化し、部材を堅い部材として金型から取り出すことができる。これは、取り扱われる構造部分を得る前に金型の内側又は外側において十分に冷却される必要があるその他の熱可塑性バインダと比べて利点である。

使用される全体温度は今や、蒸気を使用しない加熱方法と比較して著しく低く保つことができるので、ＰＥＴ繊維の弾性は変わらないままであり、より嵩高の材料につながる。さらに、ＰＡの結合は、最終製品の所要の剛性を得るために十分であることが分かった。ＰＥＴ繊維はその弾性を保つので、ＰＡ溶融マトリックス材料は、交差箇所のみを結合する。材料は、ウェブにおける空所体積により、嵩高の外観を保つ。従って、最終製品は依然として通気性である。さらに、マトリックスとしてのポリアミドと共に強化繊維としてのガラス繊維を使用しても、蒸気の使用が有利であることが分かった。結合特性の正確な調節により、加熱及び冷却の両方の間、プロセスのためにより小さなエネルギが必要とされる。

従来技術による加熱プロセスにおいて、材料は、熱可塑性マトリックス材料の融点まで加熱される。製品からの熱のより遅い対流により、材料の冷却は遅く、強化繊維の弾性の欠如により材料は潰れ、よりコンパクトになるからである。従って、溶融状態がより長期にわたって継続する。その結果、結合の量を調節することがより困難である。さらに、この冷却期間の間、結合マトリックスのより長い溶融状態により材料は柔らかいままであり、従って取り扱うのがより困難である。これは、特に、トラック又はより大型の車両用のヘッドライナ又は積載フロアなどのより大型の自動車トリム部品の場合である。

予想外には、本発明による材料及びプロセスを使用すると、蒸気が材料から除去されるやいなや、融解のプロセスが即座に停止し、得られた材料は再び固体状態になることが分かった。これは、即座に取扱い可能な材料による製造サイクル時間を短縮するための可能性における利点である。融解プロセスを即座に停止させることができることは、結合特性、ひいては材料の空隙率を調節する極めて正確な方法でもある。これは、材料の通気性特性のために重要である。

薄片、粉末又は繊維のような離散形式でのポリアミドの使用は、多孔質ではあるが一体化した構造を得るために、強化繊維の離散的結合を保証するために必要である。強化繊維の離散的であるが完全な一体化により、高い曲げ剛性及び動的剛性を得ることができる。選択される材料は好適には少なくとも１８０℃より高温において熱的に安定であるので、高い熱負荷に長時間さらされたときにその構造を維持する、特に軟化又はサックしない材料が得られる。ポリアミドと強化繊維との一体化は、圧力下の飽和蒸気による直接処理の影響下でのポリアミドの軟化及び融解のみに基づくので、最終製品の望ましい三次元形状を得るために必要以上に強化層を圧縮する必要はない。

驚くべきことに、多孔質強化層への付加的な層の積層は、同一の蒸気成形プロセスステップにおいて可能であることが分かった。ＰＡマトリックス材料は、例えば連続気泡フォーム層及び／又はアルミニウム箔等の反射層及び／又はスクリム層と組み合わせて付加的な層を結合するための積層バインダとして使用されるのに十分に強いということも分かった。

さらに驚くべきことに、本発明による温度範囲における蒸気成形を使用すると、フォームの音響性能は変化しないということが分かった。従来の通常の高温成形法において、フォームは、通常、フォームが軟化しかつ外側層においてスキンを形成するか又は最悪の場合には体積が収縮する又は潰れる温度に加熱される。これは、成形後のフォームの品質及び音響性能に劣化効果を生ずる。元の状態と比較すると、成形後の吸音において望ましくないシフトが見られる場合がある。最悪の場合、このシフトは、全体として吸音の損失に転換される場合がある。

蒸気は、フォームをその元の構成材料に再生することが知られており、従って、通常は、材料の退化が望ましくない部材の成形のためには使用されない。驚くべきことに、本発明によるプロセスは、処理されるフォームの構造的及び音響的特性にいかなる測定可能な影響をも示さない。フォームは、蒸気プロセスの間に特に融解しないので、フォーム製造中にもともと得られた連続気泡構造は維持される。フォーム層との多孔質強化層の結合は、ポリアミドバインダ材料の溶融した小滴のみから生じる。これは、安定した積層体結合を得るために十分である。これは、エンジンベイなどの熱的に負荷された環境において、はく離のための温度が、通常使用される材料の場合よりも著しく高くなるという付加的な利点を有する。加えて、熱的に弱い連結はもはやバインダ自体ではない。

同じ原理に従って反射性材料が多孔質強化層と直接的に積層させられることができることも分かった。しかしながら、金属箔、特にアルミニウム箔の場合、多孔質強化層と接触した積層面は、積層を強めるために予め処理されてよい。

必要であれば、膜、粉末、薄片の形態の付加的なポリアミドバインダ層又はスクリム層を、結合特性を高めるために層の間に配置することができる。

多孔質強化層
多孔質強化層は、熱可塑性結合材の実質的に離散的な小滴によって繊維交差位置において結合された、無作為に配置された結合材及び強化繊維から成る、増大した剛性を備える通気性複合材である。

熱可塑性結合材として使用される材料は、粉末、薄片又は繊維の形態のポリアミドマトリックスである。多孔質強化層におけるポリアミド繊維の使用は最も好ましい。なぜならば、繊維が概して混ざり合いやすく、一体化前のウェブの取扱い中にその状態を保つからである。特に、薄片又は粉末は、一体化させずに取り扱うことによってウェブから強化繊維の間に落下することができる。

ポリアミドとして、ポリアミドの全てのタイプの混合物、好適にはＣｏＰＡ（コポリアミド）、ポリアミド６（ＰＡ６）又はポリアミド６．６（ＰＡ６．６）のうちの少なくとも１つが可能である。基本的なポリアミド配合における通常使用される添加物は、請求項に記載の基本ポリアミド材料の一部分であり、例えば紫外線耐性を得るための化合物又は熱安定性を高めるための付加的な化学物質である。

ポリアミド結合繊維の使用が最も好ましく、実施例及び好適な実施の形態において使用されるが、粉末又は薄片の使用も、同等の結果を伴う同一実施例において使用することができる。

強化繊維は、
・ガラス繊維、玄武岩繊維又は炭素繊維等の鉱物ベース繊維、及び／又は
・ポリエステル繊維等の、蒸気圧力下におけるポリアミドの融解温度よりも高い、ＤＳＣに従って測定された融解温度を有する化学繊維、及び／又は
・亜麻、ココナツ又はケナフ繊維等の天然繊維であることができる。

特に、強化繊維は、蒸気環境におけるポリアミドバインダ材料の融解温度よりも高い、ＤＳＣ測定による融解温度を有するあらゆる熱可塑性ポリマベースの材料であることができる。例えば、２３０〜２６０℃の融解温度を有するＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）等の化学繊維を強化繊維として使用することができる。材料の選択は、最終製品の全体的な熱安定性要求及び個々の材料の価格に基づく。

化学繊維と鉱物繊維との混合物、例えばＰＥＴとガラス繊維（ＧＦ）との混合物を強化繊維として使用することもできる。このような組合せを使用することは、最終的な層の嵩高性を高め、さらなる詳細のためのこの層の別個の説明が参照されるように、音響的強化層として形成することができる。強化繊維は、必要とされる材料特性に応じて、切断された繊維、無端単繊維又は粗糸であることができる。

強化層用の出発材料は、無作為に配置された結合材及び強化繊維のマットであり、このマットは、当該技術分野において知られる方法に従って、例えばエアレイド若しくはカーディング技術を用いて、又は繊維材料の押出し後の直接成形によって、形成することができる。製造されたマットは、例えばニードリングによって、より容易な取扱いを可能にするために予め一体化させることができる。

強化繊維に対するポリアミド結合材の比は、蒸気処理後に材料が多孔質のままであるようになっている。２０〜６０質量％のポリアミド結合材が好ましい。

音響的強化層
音響的強化層は、吸音特性が高められた強化層の嵩高のバージョンである。

バインダ材料は、多孔質強化層のために開示されたものと同じであるが、強化繊維は、ガラス繊維、玄武岩繊維又は炭素繊維等の鉱物ベース繊維、及びポリエステル繊維等の、蒸気圧力下におけるポリアミドの融解温度よりも高い、ＤＳＣに従って測定された融解温度を有する化学繊維、及び／又は亜麻、ココナツ又はケナフ繊維等の天然繊維のあらゆる組合せ又は混合であることができる。例えば、２３０〜２６０℃の融解温度を有するＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）とガラス繊維との組合せは、強化繊維として十分に機能する。

繊維のこのような組合せを使用することによって、材料は、蒸気成形プロセス中にその嵩高性を維持することが分かった。材料は、高い剛性を有するのみならず、高い吸音性をも有する。

ガラス繊維等の鉱物繊維は微細な繊維であり、よって吸音性のために好ましいが、熱処理時に鉱物繊維はその体積、ひいては元の吸音特性を失う傾向がある。驚くべきことに、ポリエステル繊維又はケナフ繊維等の、適切に選択された化学繊維又は天然繊維は、ライニング材料の蒸気成形中にその剛性を維持することが分かった。従って、材料の体積が維持され、一体化された材料は多孔質のままであり、よって元の吸音特性は依然として与えられている。

好適には、約２０〜４０質量％のポリアミド、約２０〜５０質量％のガラス繊維、及び２０〜５０質量％のポリエステル繊維の混合物が十分に機能する。

強化繊維は、必要とされる材料特性に応じて、切断された繊維、無端単繊維又は粗糸であることができる。

熱反射層
繊維多孔質強化層とともに少なくとも１つの熱反射層を使用することができる。熱源、概してエンジン又は動力伝達機構の部分又は排気ラインに面した表面、又は日光に曝される表面は、部分的に又は完全に、少なくとも高い熱負荷の領域において熱反射性カバー層によってカバーされてよい。反射性カバー層は、熱安定性でかつ、トリム部の良好な断熱を得るために、熱源又は太陽からの赤外放射を反射し得るべきであり、好適には反射性カバー層は、金属箔層、好適にはステンレス鋼層又はアルミニウム箔層、又はアルミニウム蒸着された織物又は不織布、又はアルミニウム繊維から形成された織物のうちの１つである。熱反射層は、少なくとも劣化なしに蒸気処理に耐え得るべきである。

反射性カバー層は、好適には２０〜１５０μｍ、より好適には５０〜８０μｍである。強化層が主たる静的な機能を行っており、反射層の唯一の機能は原則的に熱放射を反射することであるので、小さな厚さを使用することができる。

全ての場合に必要であるわけではないが、反射性カバー層には、少なくとも部分的に微小な孔を設けることができる。微小な孔の形成は、ニードリング、スリッティング、微小割れ又はパンチ技術等の公知の技術によって行うことができる。反射層の選択的な穿孔により、層の熱反射効果が維持されるが、音波の透過がこの領域において達成され、これにより、音源に面した多層ライニングのアルミニウム箔被覆側がその音響的作用を維持する。

特に、選択された反射性カバー層の材料が多孔質でない又は穿孔されていない場合、多孔質強化層への蒸気浸透を最適化するために、熱の進入は、反射性カバー層によって被覆されていない繊維トリム部材の側において生じるべきである。

材料の両側において反射性カバー層を使用する場合、使用される層のうちの少なくとも１つは、繊維層における蒸気流を可能にするために十分に穿孔されている及び／又は多孔質であるべきである。

本発明による２つの強化層の間において反射性材料層を使用することもできる。この層は好適には穿孔されている又は多孔質であるが、蒸気流が一方の金型半部のみを介してではなく両方の金型半部から金型に進入するならば、穿孔されている又は多孔質である箔は必要ない。

フォーム層
付加的な層として連続気泡フォーム層を使用することができる。フォームは好適にはスキンレスフォームである。連続的に又は断続的に製造されるスラブフォームが最も好ましい。なぜならば、このフォームは、発泡及び硬化の後にシートに切断されるので、連続気泡構造が、スキンを一切有することなく直接にアクセス可能となるからである。

好適には、フォーム層は、１６０〜２２０℃において少なくとも短期間にわたって熱安定であり、例えば、連続気泡ポリウレタン（ＰＵＲ）フォーム又はポリエステル（ＰＥＴ）フォームから形成されている。

ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネートとポリオールとの付加的な反応によって形成される。添加物は必要に応じて使用される。本発明によるライニングにおいて使用することができるＰＵＲフォームの例は、例えば欧州特許出願公開第０９３７１１４号明細書又は欧州特許出願公開第０９３７１０９号明細書に開示されている。

特に、エンジンベイ領域又は高い熱負荷の領域において使用するために、難燃剤の使用、例えば液体及び／又は固体の遅延剤による処理、及び／又はフォームにこのような遅延剤を導入することが好ましい。例えば欧州特許第１１５３０６７号明細書又は米国特許第６５５２０９８号明細書に開示されたような付加的な黒鉛を含んだフォームの使用が好ましい。

特にスラブフォームの製造プロセス及び材料組成に関するこれらの文献の全ての開示は、引用したことにより本明細書に組み入れられる。

本発明によるライニングとともに使用することができるスラブフォームとして製造された工業用の利用可能なフォームは、例えば、HuntsmannからのACOUSTIFLEX S15（半硬質）又はACOUSTIFLEX F25（軟質）、又はFoampartnerによるFlexidur 15 FR+（半硬質）又はRigidur 10（半硬質）、又は、Eurofoamによって形成された様々なグレード及び密度におけるThermoflex半硬質フォームの範囲、例えばThermoflex 15、Thermoflex 15 MDA、Thermoflex 15 MDA VW、Thermoflex 16、Thermoflex 22、及びT-flex 16又はT-flex 22のような軟質のThermoflexフォームである。

好適には、フォームの密度は、８〜４０ｋｇ／ｍ³、より好適には１２〜３０ｋｇ／ｍ³である。連続気泡フォームは、本発明によるライニングの全体的な騒音減衰を高めるので、空気流抵抗は、好適には、成形前のスラブフォームの場合、約６〜４５ｍｍの厚さの場合に１００〜５０００Ｎ．ｓ／ｍ³の範囲である。

驚くべきことに、フォーム層は、蒸気処理の間、その音響特性を変化させず、特に時間及び条件は、フォームが連続気泡フォーム構造を保つようになっている。特に標準的な高温成形機において積層されたフォームにおいて見ることができるように、スキン層の閉鎖は、本発明による方法の場合は観察することができない。従って、連続気泡フォームの音響特性は、本発明によるライニングにおいては完全に維持される。

ライニングが、高い機械的負荷を受ける構造部分のために使用されている場合は、使用されるフォーム層は、例えばポリウレタン又はポリエステルから形成されたより硬質のフォーム層を選択することによって、又はフォーム層に強化繊維を加えることによって、全体的な構造特性を高めるように選択することができる。

付加的な層
好適には付加的な層を使用することができる。例えば、積層されたライニングが金型の壁部に付着することを防止するために、美観カバー、若しくは付着防止層が必要とされる場合がある。好適には、蒸気成形中に生じるような温度範囲に対して耐熱性の、熱可塑性繊維材料から形成されたスクリム層が使用される。

スクリムは、０．１〜約１ｍｍ、好適には０．２５〜０．５ｍｍの厚さを有する薄い不織布である。好適には、スクリムは、５００〜３０００Ｎ・ｓ・ｍ^-3、より好適には１０００〜１５００Ｎ・ｓ・ｍ^-3の、高められた通気抵抗（ＡＦＲ）を有する。スクリム層の面積重量は、１５〜２５０ｇ／ｍ²、好適には５０〜１５０ｇ／ｍ²であることができる。

スクリムは、連続糸、不連続繊維又は繊維混合物から形成することができる。繊維は、メルトブロー又はスパンボンド技術によって形成することができる。繊維は、天然繊維と混合することもできる。好適には、選択される材料は、長期の熱負荷に曝されても熱的に安定している。スクリムは、繊維、例えば、ポリエステル、ポリアミド、又は酸化させられた熱的に安定化させられたポリアクリロニトリル（ＰＡＮ、ＰＡＮｏｘとしても知られる）、又は、繊維の組合せ、例えばポリエステル及びセルロール、又はポリアミド及びポリエステルの組合せから形成することができる。層は、アプライアンスの分野に必要な通常の処理によって、例えば、撥油処理、撥水処理、可燃処理等によって処理される。スクリム層の好適な例は、ポリエステル及び粘性繊維から形成された不織布スクリム層であることができる。

本発明によるライニングが乗員領域において使用される場合、択一的なカバー層、例えば不織布カーペット又はタフテッドカーペットを使用することができる。これらの層は、当該技術分野において知られる慣用的な方法を使用することによって蒸気成形プロセスステップの後に加えられもよい。

蒸気成形プロセスにおいて、付加的な層を強化層に直接的に隣接せずに積層させるために及び／又は積層ゾーンにおける結合材料の量を増大させるために、ポリアミドスクリム層を付加的に使用することができる。ポリアミドは、付加的な層を加える前に表面上の粉末又は薄片の形態で散布されるか、又は薄い接着箔又は網状構造として提供することができる。従って、強化層に直接的に隣接しないその他の層、例えば様々な美観カバー層、例えばタフテッドカーペット層又は不織布カーペット層、フロック材料又は不織布カバー材料を、本発明による多層ライニングに積層させることができる。

多層ライニング
本発明により製造された蒸気成形された多層ライニングは、多孔質強化層と、フォーム層、反射層又は第２の多孔質強化層から選択された少なくとも１つの第２の層とを含む。

本発明による多層ライニングの特性をさらに高めるために、付加的なフォーム層、強化層又は同様の美観カバー層、又は技術的なスクリム層などの付加的な層を使用することもできる。また、様々な密度を有する同様の層の使用も予測され得る。例えば２つのフォーム層が直接的に接触して使用される場合、ポリアミド繊維スクリム、ウェブ、穿孔された箔、粉末又は薄片の形態のポリアミド結合層を使用することもできる。付加的な結合層としてのポリアミドの使用は有利である。なぜならば、ポリアミドは強化層におけるマトリックス材料と同じように蒸気に反応するからである。

多孔質強化層は主に所要の構造適合性を形成している。ほとんどの用途においてライニングは自立型構造として使用される。

好適な用途において、多層ライニングは、多孔質強化層及び音響的多孔質強化層から選択された少なくとも２つの層を含む。好適には両方の層はライニングの縁部において又はスペーサを使用して結合されるのみであり、層の主面の間に中空スペースを残す。中空スペースは、付加的な吸音領域並びに音響的及び熱的隔離ゾーンとして機能する。少なくとも１つの音響的多孔質強化層を使用することによって、全体的な音響的性能を高めることができる。

エンジンベイ領域において、様々なタイプのトリム部材、例えばエンジン封入体、エンジントップカバー、及び車両のシャーシに取り付けられたエンジン封入体が使用される。さらに、エンジン室の熱管理を最適化するために、ボンネットライニング、外側バルクヘッドライニング及びアンダーエンジンシールド及びフロントビームに沿った鉛直エレメントのようなその他の構成部材を、エンジン室に配置することもできる。特に、フードライニング、防火壁、又はエンジンヘッドカバー、エンジンサイドパネルなどの自動車エンジンに隣接したカバー部材、並びにギヤボックスを含む動力伝達機構及び排気ラインのような熱的に曝される領域において車両において使用されるその他のライニング、特にボディ、動力伝達機構及び／又は排気ラインに取り付けられた熱シールドである。特にエンジン及び乗員室の下側において使用される全てのタイプのアンダーボディパネルも、本発明のライニングのための使用範囲に含まれる。

発明のこれらの特徴及びその他の特徴は、添付された図面を参照した非制限的な実施例として提供された、好適な態様の以下の説明から明らかになるであろう。

発明をさらに説明するために、図面を用いて、特定の用途のための層の有利な組合せの例が提供される。しかしながら、発明はこれらの実施例に限定されるべきではなく、それらは、本発明によるライニングの可能性を示すことがより意図されている。

本発明による蒸気処理の概略図である。 本発明によるライニング材料の成層状態を概略的に示している。

実施の形態の説明
下側金型半部２及び上側金型半部１を有する蒸気金型を示す図１を使用して、製造プロセスがより詳細に説明される。これらの２つの金型半部は共に金型キャビティを形成し、この金型キャビティにおいて、半完成品が少なくとも一体化させられる。金型キャビティを、最終的なトリム部材の所望の三次元形状に形成することができる。半完成品として、例えばフォーム層１１とともに、結合材と強化繊維との混合物１０を備える不織布繊維マットが提供される。好適には、金型の２つの半部は、入口７及び出口８を有し、入口７から飽和蒸気が金型キャビティに流入することができ、飽和蒸気は多層材料と直接接触し、多層材料は一体化及び積層させられる。飽和蒸気が使用される場合には、圧力が生じるのを補助して蒸気凝縮を防止するために金型半部が保温されることが好ましい。蒸気凝縮は、熱エネルギの損失を生じ、また、製品を水に浸す。図面にはチャネル３，４，５及び６によってこのことが示されており、金型半部のための閉じた加熱系を示している。金型半部の熱は、ライニングの成形にとって重要ではない。

金型は、その縁部において付加的な切断及びシーリングエレメント９を有することができ、これらの切断及びシーリングエレメント９を独立して移動させかつ押すことができ、切断及びシーリングエレメント９は、ラビリンスシールを介して、金型の周囲における圧力密封シーリングを形成する。金型の圧力密封シーリングの後、半完成品は、飽和蒸気に曝される。蒸気は、約２〜２０ｂａｒ絶対圧の金型キャビティ内の圧力、好適には少なくとも９ｂａｒ絶対圧の圧力を有する加圧蒸気として使用され、一体化期間全体の間、金型キャビティにおいてこの圧力状態にとどまる。

プロセス時間は、一体化のための蒸気圧力上昇及び解放によって決まる。好適には、プレス金型を開放する前に、加圧蒸気は解放される。一部の水は蒸気処理の間に凝縮し、本発明によるライニング材料に残されるが、この水は、金型の開放後に、主に部材のコアに残された残留熱エネルギにより乾燥する。驚くべきことに、蒸気圧力が除去されるやいなや、ポリアミドの軟化及び融解は反転され、部材は固化される。従って、蒸気プロセスは、所要の短い滞留時間により有利であるのみならず、成形された部材を金型キャビティから取り出すことができる前の、乾燥システムによる従来の圧縮成形の場合に必要とされていた冷却時間を一切排除する。

本発明による多層ライニングのための製造方法の一例は、
・４０〜８０％の強化繊維と、２０〜６０％の、繊維、薄片又は粉末の形態のポリアミドマトリックス材料とを混合し、前記混合物のウェブを形成するステップ；
・第１の混合されたウェブと、連続気泡フォーム層、熱反射層、又は強化繊維とポリアミドマトリックス材料とから成る第２の混合されたウェブ、から選択された少なくとも１つの付加的な層とを、２つの金型半部から成る金型内に積層するステップ；
・混合されたウェブにおけるポリアミドマトリックス材料が、ＤＳＣによるポリアミドマトリックスの融解温度よりも低い、蒸気圧力下での温度において融解させられ、これにより、強化繊維を結合し、これにより、混合されたウェブを固化させ、多孔質強化層を形成するように、及び積み重ねられた層が積層結合されるように、積み重ねられた多層材料を加圧飽和蒸気で処理するステップ；
を少なくとも含む。

金型半部を開始時に完全に閉鎖することができるか、又は蒸気処理中に閉鎖することができ、蒸気プロセスの開始時及び／又は終了時に蒸気の一部を逃がす。飽和蒸気圧は、好適には９〜２０ｂａｒ絶対圧の範囲において使用される。

層状材料が金型に付着するのを防止するために、少なくとも１つの付加的なスクリム層を使用することができる。例えば、ポリエステル−セルロース不織布スクリム層である。積層された多層材料は、混合されたウェブの付加的な層、フォーム層などのさらに別の付加的な層を含むことができる。ポリアミドマトリックスは、好適には、コポリアミド、ポリアミド６、ポリアミド６．６、又はこれらのポリアミドの混合物である。

開示された製造プロセスに従って製造された、成形された飽和した多孔質多層ライニングは、エンジンベイカバーパネル、エンジン用のトップカバー、サイドカバー又はアンダーカバー、オイルパンカバー、アンダーエンジンシールド、防火壁、少なくとも部分的にカバーする外側ダッシュパネル、エンジンベイのクーラーの背後の空気案内パネル、荷物棚又はトランク積載フロアなどの、自動車トリム部分として働くために三次元形状に直接的に成形することができる。

蒸気成形された多層ライニングは、車両における熱負荷の高い領域において、例えば、エンジン、動力伝達機構及び排気部の近くにおいて、トランク領域において、車両の窓のすぐ背後の日光に曝されるトリム部分として、例えば荷物棚又は日よけとして、最も有利に使用することができる。

図２は、可能な多層ライニング材料の例を示す。本発明によるライニングの基礎のために、多孔質強化層又は音響的多孔質強化層を選択することができる。違いは、強化層が主にポリアミドマトリックス及び強化繊維から形成されているということである。音響的強化層はポリアミドマトリックス及び強化繊維から成るのに対し、強化繊維は、化学繊維と鉱物繊維との混合物、例えば、ポリエステルとガラス繊維との混合物であり、蒸気プロセスを使用した一体化の後に、より嵩高の層を提供する。

図２Ａは、多孔質強化層１０及び連続気泡フォーム層１１を備える一例を示しており、好適には赤外線反射層１３はライニングの外面のうちの少なくとも１つを少なくとも部分的にカバーすることができる。これに対し、ライニングの外面をカバーするためにスクリム層１３を使用することもできる。多孔質強化層１０の代わりに、音響的強化層は、より高いレベルの吸音が必要とされる状況において使用することができる。

概して、強化層は、自動車トリム部材において通常使用される射出成形されたプラスチック層に置き換えることができる。なぜならば、射出成形されたプラスチック層は、同等の剛性特性を有するからである。しかしながら、その空隙率により、強化層は、射出成形された部材の場合にはないような吸音特性を有する。付加的な吸収層の使用は吸音性をさらに高める。

高温環境、特にエンジンベイ領域において使用される自動車トリム部材の場合、多孔質強化層と連続気泡フォーム層との組合せは好ましい選択である。なぜならば、この組合せは極めて軽量であり、ほとんどの音響的要求に適しているからである。

熱負荷の高い領域、例えばエンジンに直接的に取り付けられた部材において使用されるトリム部材の場合、多孔質強化層とより嵩高の音響的多孔質強化層との組合せの使用はより好ましい選択肢である。

特に表面において、又は熱源に向けられている及び／又は最も直接的な熱エネルギを受ける表面において部分的に、熱反射層を使用することができる。

多孔質強化層１０を音響的強化層１４と組み合わせることもできる（図２Ｂ）。

図２Ｃ及び図２Ｄは、少なくとも３つの層の例を示している。図２Ｃにおいて、フォーム層１１は２つの強化層１０の間に挟まれており、ここでは標準的な強化層が使用されているが、２つの音響的強化層又はそれぞれのタイプの１つずつを、多層ライニングが使用される状況に応じて使用することができる。特にフォームが熱的保護を必要とする車両の高い熱負荷の領域において、これは１つの選択肢である。好適には、反射面（図示せず）及び／又はスクリム層により少なくとも部分的にカバーする。

図２Ｄは、２つのフォーム層１１の間に挟まれた、コア層としての強化層１０を備えたサンドイッチ構造を示す。この構成は、乗員及び／又は保守点検員が表面と日常的に接触するような領域に使用されると有利である。ガラス繊維がライニング表面から飛び出していると、不快な刺すような効果を有し、これは、少なくとも不快である。フォームは、ガラス繊維表面をカバーし、この部位の効果を防止する。強化層は、主な構造的特性をもたらし、従って、フォームは、半硬質であることができるか、又は通常使用されてきたように、より柔軟な連続気泡フォームタイプであることができる。

Claims (13)

1. 断熱及び防音のための多層ライニングのための製造方法であって、
   強化繊維と、繊維、薄片又は粉末の形態のポリアミドマトリックス材料とを混合し、前記混合物のウェブを形成するステップと、
   混合された前記ウェブと、連続気泡フォーム層、熱反射層、又は別の前記混合されたウェブ、から選択された少なくとも１つの付加的な層とを、金型内に積層するステップと、
   前記混合されたウェブにおけるポリアミドマトリックス材料が、ＤＳＣによるポリアミドマトリックスの融解温度よりも低い、蒸気圧力下での温度において融解させられ、これにより、強化繊維を結合し、ひいては、混合されたウェブを一体化して、多孔質強化層を形成するように、及び多層の全ての層が積層結合されるように、積層された多層材料を加圧飽和蒸気で処理するステップとを含むことを特徴とする、断熱及び防音のための多層ライニングのための製造方法。
2. 前記混合されたウェブにおける強化繊維は、約４０〜８０質量％であり、ポリアミドマトリックス材料は２０〜６０質量％である、請求項１記載の多層ライニングのための製造方法。
3. 前記金型における飽和蒸気は、９〜２０ｂａｒ絶対圧の範囲で加圧されている、請求項１又は２記載の多層ライニングのための製造方法。
4. 少なくとも１つの付加的なスクリム層が使用される、請求項１から３までのいずれか１項記載の多層ライニングのための製造方法。
5. 積層された多層は、前記混合されたウェブ、フォーム層、又は熱反射層の付加的な層をさらに含む、請求項１から４までのいずれか１項記載の多層ライニングのための製造方法。
6. 前記熱反射層は、隣接する層を部分的にのみカバーしている、請求項１から５までのいずれか１項記載の製造方法。
7. 前記強化繊維は、ガラス繊維、玄武岩繊維又は炭素繊維等の鉱物ベース繊維、及び／又はポリエステル繊維等の、蒸気圧力下におけるポリアミドの融解温度よりも高い、ＤＳＣに従って測定された融解温度を有する化学繊維、及び／又は亜麻、ココナツ繊維又はケナフ繊維等の天然繊維である、請求項１から６までのいずれか１項記載の多層ライニングのための製造方法。
8. 前記強化繊維は、ガラス繊維、玄武岩繊維又は炭素繊維等の鉱物ベース繊維と、ポリエステル繊維等の、蒸気圧力下におけるポリアミドの融解温度よりも高い、ＤＳＣに従って測定された融解温度を有する化学繊維、又は亜麻、ココナツ繊維又はケナフ繊維等の天然繊維との混合物である、請求項１から７までのいずれか１項記載の多層ライニングのための製造方法。
9. 前記強化層を形成する強化繊維は、約２０〜４０質量％のポリアミド、約２０〜５０質量％のガラス繊維、及び２０〜５０質量％のポリエステル及び／又は天然繊維の混合物である、請求項１から８までのいずれか１項記載の多層ライニングのための製造方法。
10. ポリアミドマトリックスは、ポリアミド６、ポリアミド６．６、コポリアミド、又は様々なタイプのポリアミドの混合物である、請求項１から９までのいずれか１項記載の多層ライニングのための製造方法。
11. 前記連続気泡フォームは、スキンレスフォーム、好適にはスラブフォームである、請求項１から１０までのいずれか１項記載の多層ライニングのための製造方法。
12. 前記フォームは、ポリウレタン（ＰＵＲ）フォーム、ポリエステル（ＰＥＴ）フォーム、又は繊維が充填されたフォームである、請求項１から１１までのいずれか１項記載の多層ライニングのための製造方法。
13. 蒸気成形された多孔質の多層ライニングは、エンジンベイカバーパネル、エンジン用のトップカバー、サイドカバー又はアンダーカバー、オイルパンカバー、アンダーエンジンシールド、防火壁、少なくとも部分的にカバーする外側ダッシュパネル、エンジンベイのクーラーの背後の空気案内パネル、荷物棚又はトランク積載フロアなどの、高い熱負荷の領域における自動車トリム部材として適合するように三次元形状に成形される、請求項１から１２までのいずれか１項記載の多層ライニングのための製造方法。

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