JP2022526995A - 美的縁部を有する複合材パネル - Google Patents

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Abstract

少なくとも１つの美的縁部を含む複合材パネルの特定の構成が説明される。いくつかの実施形態では、美的縁部を有する複合材パネルは、シェル層に結合されたサンドイッチパネルを含む。サンドイッチパネルは、スキン層およびコア層を含み得る。

Description

関連出願
本出願は、２０１９年４月５日に出願された米国仮出願第６２／８３０，２６０号に関するものであり、その優先権および利益を主張し、その開示全体は、すべての目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に説明される特定の構成は、美的縁部を備える複合材パネルを対象とする。より詳細には、シェル層に結合されたサンドイッチパネルを含み、複合材物品に美的縁部を提供する、複合材パネルの特定の実施形態が説明される。
複合材物品は、様々な用途で使用されることが多い。複合材物品の縁部は、複合材物品を作成するために使用されるプロセスおよび／または材料の結果として、しばしば見苦しくなることがある。
美的縁部を備える複合材物品の特定の態様、構成、および実施例が記載される。複合材パネルは、所望される場合、２つ以上の美的縁部を含み得る。複合材物品は、限定されないが、車両積荷床、構造用パネル、レクリエーション用車両テーブル、レクリエーション用車両保管部のドアまたはパネルを含む、多くの異なる最終物品で、ならびに他の車両および非車両用途で使用され得る。
ある態様において、複合材物品は、熱可塑性材料および補強繊維を含む第１のスキン、熱可塑性材料および補強繊維を含む第２のスキン、ならびに第１のスキンと第２のスキンとの間に位置付けられたコア層を含むサンドイッチパネルと、第２のスキンを介してサンドイッチパネルに結合されたシェル層と、を含み、シェル層およびサンドイッチパネルは一緒になって複合材物品に美的縁部を提供する。
特定の実施形態では、シェル層と第２のスキンとを合わせた坪量は、第１のスキンの坪量と同じ坪量または異なる坪量である。いくつかの実施形態では、複合材物品は、第１の側面が第３の側面に対向し、第２の側面が第４の側面に対向している４つの側面を含み、第２のスキンは、第１の側面から第３の側面まで縦方向に配置され、シェル層は、第２の側面から第４の側面まで縦方向に配置される。他の実施例では、複合材物品は、美的縁部にエアギャップを含み、エアギャップは、シェル層と第２のスキンとの間に存在する。
いくつかの例では、複合材物品は、エアギャップを各々有する少なくとも２つの美的縁部を含み、エアギャップの各々は、シェル層と第２のスキンとの間に存在する。
いくつかの構成では、第１のスキンおよび第２のスキンの各々の補強繊維は、第１のスキンおよび第２のスキンの各々の補強繊維が、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、合成有機繊維、特に、例えばパラアラミド繊維およびメタアラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などの高弾性有機繊維、玄武岩、鉱物綿繊維、ウォラストナイト、アルミナシリカなどの鉱物繊維、金属繊維、金属化天然および／もしくは合成繊維、セラミック繊維、糸繊維、またはそれらの混合物のうちの１つ以上を含む、うちの１つ以上を含む。他の実施例では、第１のスキンおよび第２のスキンの各々の熱可塑性材料は、ポリオレフィン材料を含む。
いくつかの実施形態では、複合材物品は、サンドイッチパネルの第１のスキンに結合された装飾層を含む。他の実施例では、コア層は、セルロース材料または非セルロース材料を含む。さらなる実施形態では、複合材物品の厚さは、約５ｍｍ～約１００ｍｍである。
別の態様では、車両の後部内部区分を覆うようにサイズ設定および配置された車両積荷床は、車両の内部に面する装飾層と、装飾層に結合された積荷床基材とを含み、積荷床基材は、装飾層に結合されたサンドイッチパネルを含み、サンドイッチパネルは、熱可塑性材料および補強繊維を含む第１のスキンと、熱可塑性材料および補強繊維を含む第２のスキンと、第１のスキンと第２のスキンとの間に位置付けられたコア層とを含み、シェル層は、第２のスキンを介してサンドイッチパネルに結合され、車両積荷床は美的縁部を備える。
特定の実施例では、シェル層と第２のスキンを合わせた坪量は、第１のスキンの坪量と同じ坪量または異なる坪量である。他の実施例では、積荷床基材は、第１の側面が第３の側面に対向し、第２の側面が第４の側面に対向している４つの側面を含み、第２のスキンは、第１の側面から第３の側面まで縦方向に配置され、シェル層は、第２の側面から第４の側面まで縦方向に配置される。
いくつかの実施形態では、車両積荷床は、エアギャップを有する少なくとも１つの美的縁部を含み、エアギャップは、シェル層と第２のスキンとの間に存在する。いくつかの実施例では、車両積荷床は、エアギャップを各々有する少なくとも２つの美的縁部を含み、エアギャップの各々は、シェル層と第２のスキンとの間に存在する。
特定の実施例では、第１のスキンおよび第２のスキンの各々の補強繊維は、第１のスキンおよび第２のスキンの各々の補強繊維が、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、合成有機繊維、特に、例えば、パラアラミド繊維およびメタアラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などの高弾性有機繊維、玄武岩、鉱物綿繊維、ウォラストナイト、アルミナシリカなどの鉱物繊維、金属繊維、金属化天然および／もしくは合成繊維、セラミック繊維、糸繊維、またはそれらの混合物のうちの１つ以上を含む、うちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、第１のスキンおよび第２のスキンの各々の熱可塑性材料は、ポリオレフィン材料を含む。
特定の構成では、積荷床は、車両積荷床の下面に結合された第２の装飾層を含む。いくつかの実施例では、コア層は、セルロース材料または非セルロース材料を含む。他の実施例では、車両積荷床の厚さは約５ｍｍ～約３０ｍｍである。
追加の態様では、構造用パネルは、少なくとも１つの相互接続部を含み、構造用パネルは、熱可塑性材料および補強繊維を含む第１のスキン、熱可塑性材料および補強繊維を含む第２のスキン、ならびに第１のスキンと第２のスキンとの間に位置付けられたコア層を含むサンドイッチパネルと、第２のスキンを介してサンドイッチパネルに結合されたシェル層とを含み、構造用パネルは、構造用パネルの１つの側面に美的縁部を備える。所望される場合、構造用パネルはまた、美的縁部にエアギャップを含み得、エアギャップは、シェル層と第２のスキンとの間に存在し、相互接続部を受け入れるように構成される。
いくつかの実施例では、相互接続部は、電線を備える。他の実施例では、構造用パネルは、車両から取り外し可能なテーブルとして構成される。いくつかの実施形態では、相互接続部は、ＵＳＢ充電ポートとして含む。他の実施例では、相互接続部は、構造用パネル内の電池に電気的に結合される。追加の実施例では、相互接続部は、構造用パネル内の太陽光発電セルに電気的に結合される。
いくつかの実施例では、第１のスキンおよび第２のスキンの各々の補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、合成有機繊維、特に、例えば、パラアラミド繊維およびメタアラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などの高弾性有機繊維、玄武岩、鉱物綿繊維、ウォラストナイト、アルミナシリカなどの鉱物繊維、金属繊維、金属化天然および／もしくは合成繊維、セラミック繊維、糸繊維、またはそれらの混合物のうちの１つ以上を含む。特定の実施形態では、第１のスキンおよび第２のスキンの各々の熱可塑性材料は、ポリオレフィン材料を含む。
他の例では、構造用パネルは、サンドイッチパネルの第１のスキンに結合された装飾層を含む。いくつかの実施形態では、構造用パネルの各縁部は、美的縁部を含む。
別の態様では、美的縁部を有する複合材パネルを製造する方法が提供される。いくつかの実施例では、本方法は、予め成形されたシェル層をサンドイッチパネルに結合して美的縁部を提供することを含み、サンドイッチパネルは、熱可塑性材料および補強繊維を含む第１のスキン、熱可塑性材料および補強繊維を含む第２のスキン、ならびに第１のスキンと第２のスキンとの間に位置付けられたコア層を含む。
特定の実施形態では、予め成形されたシェル層は、サンドイッチパネルの第２のスキンに結合される。他の実施形態では、予め成形された層と第２のスキンとの結合は、第２のスキンと予め成形されたシェル層との間の美的縁部にエアギャップを提供する。いくつかの実施例では、予め成形されたシェル層は、熱可塑性材料および補強繊維を含む。特定の実施形態では、第２のスキンは、シェル層の補強繊維の繊維配向とは異なる繊維配向を含む。いくつかの実施形態では、サンドイッチパネルの各スキンは、湿式堆積処理を使用して製造される。他の実施形態では、第１および第２のスキンの各々は、ポリオレフィンおよびガラス補強繊維を含み、コアは、紙ハニカムを含む。追加の実施例では、第１および第２のスキンの各々はポリオレフィンおよびガラス補強繊維を含み、コアは非セルロースコアを含む。
追加の態様、構成、実施例、および実施形態を以下に記載する。
いくつかの実施形態による、複合材パネルの側面における美的縁部の図である。 いくつかの構成による、美的縁部のいくつかの面の図である。 いくつかの実施形態による、サンドイッチパネルの図である。 いくつかの実施形態による、サンドイッチパネルの一図である。 いくつかの実施形態による、シェル層の図である。 特定の実施例による、複合材パネルの図である。 いくつかの実施形態による、異なる配向の繊維を含むスキン層およびコア層の図である。 いくつかの実施形態による、異なる配向の繊維を含むスキン層およびコア層の図である。 いくつかの実施形態による、異なる配向の繊維を含むスキン層およびコア層の図である。 いくつかの実施形態による、異なる配向の繊維を含むスキン層およびコア層の図である。 特定の実施例による、積荷床の図である。 いくつかの実施例よる、各側面に美的縁部を備える複合材物品の図である。
図中の様々な層の寸法が縮尺どおりに示されていないことは、本開示の利点を考慮すると、当業者によって認識されるであろう。層の厚さまたは寸法は、その特定の層または他の構成要素に関連して具体的な説明から明確にされない限り、特に意図または暗示されない。正確な寸法は、物品の最終的な構成および／またはその意図された用途によって変化することになる。
美的縁部を有する複合材パネルの特定の構成について説明する。「美的縁部」という語句は、概して、断面で見たときの方向による変化を含む縁部を指す。例えば、図１Ａを参照すると、丸みを帯びた縁部または低曲率の曲部１０５を介して第２の面１２０に結合された第１の面１１０を含む美的縁部を備えるパネル１００が示されている。必須ではないが、第１の面１１０は、第２の面１２０に概して直交し得るが、面１１０、１２０は、所望される場合、他の角度で配置することができる。パネル１００の第１の面１１０または側面から見ると、第２の面１２０は概して見えないが、参照のために図１Ｂに破線として示される。粗い、凹凸のある、または橋絡される傾向のある湾曲した縁部または鋭利な縁部を有する、既存の複合材パネルとは対照的に、美的縁部は、一般的に橋絡されず、パネルの面を結合するより丸みを帯びた縁部を提供する。美的縁部は、概して、縁部の方向の変化によって特徴づけられ得、縁部は、鋭利な縁部ではなく、またはパネルの上面からパネルの底面まで概して湾曲した縁部ではなく、丸みを帯びた曲部として構成されている。
いくつかの実施例では、美的縁部は、サンドイッチパネルをシェル層に結合することによって製造され得、これは、複合材パネルとは別個に予め成形され製造され得るか、または複合材パネルとともに製造され得る。図２を参照すると、サンドイッチパネル２００の断面が示されている。サンドイッチパネル２００は、概して、第１のスキン２２０、第２のスキン２３０、および第１のスキン２２０と第２のスキン２３０との間のコア層２１０を含む。いくつかの実施例では、スキン層２２０、２３０の繊維は、類似または異なる方向に配置されてもよく、例えば、スキン２２０、２３０の一方は、スキンの縦方向に平行である繊維を含んでもよく、他方のスキンは、スキンの交差方向に平行である繊維を含んでもよい。特定の例では、スキン層２２０、２３０は、概して同じ材料を含んでもよいが、異なる量の材料、例えば、異なる量の補強繊維および／または異なる量の熱可塑性材料を有してもよい。他の実施例では、スキン層２２０、２３０は、同じ熱可塑性材料を含んでもよいが、異なる補強繊維を含んでもよい。追加の構成では、スキン層２２０、２３０は、同じ補強繊維を含んでもよいが、異なる熱可塑性材料を含んでもよい。他の例では、スキン層２２０、２３０は、同じ補強材料および熱可塑性材料を含んでもよいが、異なる坪量、異なる多孔性、または他の異なる物理的特性を有してもよい。いくつかの実施例では、スキン層２２０、２３０は、同じ補強繊維および同じ熱可塑性材料を含むが、多様なロフティング能力を提供するために異なる濃度または異なる量のロフティング剤を有し得る。
特定の実施例では、スキン層２２０、２３０の各々は、別々に、スキン層１２０と同様に単独で構成されてもよく、例えば、スキン層２２０、２３０の各々は、ガラスマット熱可塑性（ＧＭＴ）スキンまたは軽量補強熱可塑性（ＬＷＲＴ）スキンであってもよい。例えば、スキン層２２０、２３０の各々は、１つ以上の熱可塑性材料を含むＬＷＲＴスキンとして構成され得る。いくつかの実施例では、層２２０、２３０の各々に存在する熱可塑性材料は、別々に、可塑化および非可塑化の両方の、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリルスチレン、ブタジエン、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、ポリブチレンテトラクロラート、およびポリ塩化ビニル、ならびにこれらの材料が互いに混合されたものまたはこれらの材料が他の高分子材料と混合されたもののうちの１つ以上を少なくとも部分的に含み得る。他の好適な熱可塑性物質は、限定されないが、ポリアリレンエーテル、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、熱可塑性ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、コポリアミド、アクリロニトリル－ブチルアクリレート－スチレンポリマ、非晶質ナイロン、ポリアリレンエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、液晶ポリマ、ＰＡＲＭＡＸ（登録商標）として商業的に知られているポリ（１，４－フェニレン）化合物、ＢａｙｅｒのＡＰＥＣ（登録商標）ＰＣなどの高熱ポリカーボネート、高温ナイロン、およびシリコーン、ならびにこれらの材料の互いのまたは他の高分子材料とのコポリマ、アロイ、および混合物を含む。層２２０、２３０を形成するために使用される熱可塑性材料は、粉末形態、樹脂形態、ロジン形態、粒子形態、繊維形態、または他の適切な形態で使用され得、異なる層２２０、２３０で使用される形態は同一である必要はない。様々な形態の例示的な熱可塑性材料が本明細書に記載されており、例えば、米国公開第２０１３／０２４４５２８号およびＵＳ２０１２／００６５２８３にも記載されている。スキン層２２０、２３０に存在する熱可塑性材料の正確な量は変化し得、例示的な量は約２０重量％～約８０重量％、例えば、３０～７０重量％または３５～６５重量％の範囲である。本明細書に記載されるように、スキン２２０、２３０に存在する熱可塑性材料の量は、同一である必要はない。
特定の実施例では、スキン層２２０、２３０の補強繊維は、別々に、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、合成有機繊維、特に、例えば、パラアラミド繊維およびメタアラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などの高弾性有機繊維、玄武岩、鉱物綿（例えば、岩綿または鉱滓綿）、ウォラストナイト、アルミナシリカ、および同様のもの、もしくはそれらの混合物などの鉱物繊維、金属繊維、金属化天然および／もしくは合成繊維、セラミック繊維、糸繊維、またはそれらの混合物を含み得る。いくつかの実施形態では、前述の繊維のうちの任意のものは、所望の官能基を提供するか、または繊維に他の物理的特性を付与するために使用前に化学的に処理される可能性があり、例えば、熱可塑性材料、ロフティング剤、またはその両方と反応することができるように化学的に処理され得る。いくつかの例では、スキン層２２０、２３０のうちの一方の繊維は、化学的に処理され、スキン層２２０、２３０のうちの他方の繊維は化学的に処理されない。層２２０、２３０の各々の繊維含有量は、別々に、層の約２０重量％～約９０重量％、より詳細には、層の約３０重量％～約７０重量％であり得る。典型的には、スキン層２２０、２３０を含むサンドイッチパネルの繊維含有量は、アセンブリの約２０重量％～約９０重量％、より詳細には約３０重量％～約８０重量％、例えば、約４０重量％～約７０重量％で変化する。使用される繊維の特定のサイズおよび／または配向は、使用される熱可塑性ポリマ材料および／またはスキン層２２０、２３０の所望の特性に少なくとも部分的に依存し得る。好適な追加の種類の繊維、繊維サイズおよび量は、本開示の利点を考慮すると、当業者によって容易に選択されるであろう。１つの非限定的な例示では、スキン層２２０、２３０を提供するために熱可塑性材料および任意選択でロフティング剤内に分散された繊維は、概して、約５ミクロンを超える直径、より詳細には、約５ミクロン～約２２ミクロン、および約５ｍｍ～約２００ｍｍの長さを有し得、より詳細には、繊維直径は、約ミクロン～約２２ミクロンであり得、繊維長は、約５ｍｍ～約７５ｍｍであり得る。
特定の実施形態では、スキン層２２０、２３０は、異なる繊維材料または異なる繊維配合を含み得る。異なる繊維材料が存在する場合、繊維は、完全に異なる繊維、例えば、１つの層にガラス繊維および別の層に炭素繊維であってもよく、または、変更された同じ基材、例えば、１つの層にガラス繊維および別の層に化学処理されたガラス繊維を含んでもよい。いくつかの例では、繊維は同じ繊維材料であってもよいが、繊維の１つ以上の物理的特性は異なってもよい。例えば、層２２０、２３０の繊維材料が同じであっても異なっていてもよいが、層２２０の繊維は、層２３０に存在する繊維の直径とは異なる第１の直径を有してもよい。他の例では、層２２０、２３０内に存在する繊維材料が同じであっても異なっていてもよいが、層２２０内の繊維の長さは、層２３０内に存在する繊維の長さとは異なっていてもよい。追加の実施例では、層２２０、２３０内に存在する繊維材料が同じであっても異なっていてもよいが、層２２０内の繊維の長さおよび直径の両方は、層２３０内の繊維の長さおよび直径とは異なっていてもよい。さらに他の実施例では、２つ以上の異なる繊維が、層２２０、２３０のうちの１つで使用されてもよく、単一のタイプの繊維が、もう一方の層に存在してもよい。繊維の量および／またはタイプおよび／または方向を選択することによって、スキン層２２０、２３０の物理的特性を変化させること、例えば、アセンブリの異なるスキン層に対して異なるロフティング能力を提供することができる。
いくつかの実施形態では、補強繊維は、スキン２２０、２３０の熱可塑性材料によって所定の位置に保持される網状組織を形成する。網状組織は概して多孔質である。いくつかの例では、各スキン２２０、２３０の細孔は、難燃剤、粒子、または他の材料を含む添加剤を含み得る。スキン２２０、２３０の各々の例示的な坪量は、限定されないが、１平方メートル当たり約１００グラム（ｇｓｍ）～約２０００ｇｓｍ、より詳細には、約３００ｇｓｍ～約１５００ｇｓｍ、または約５００ｇｓｍ～約１２００ｇｓｍを含む。スキン２２０、２３０は、複合材物品において同じ坪量を有する必要はない。いくつかの実施例では、各スキン層２２０、２３０は、概してスキンの前駆体であり、必ずしも完全に形成されるとは限らないプリプレグとして、まず形成されてもよい。スキンは、通常、多孔質であり、気体がスキンを通って流れることを許容する。例えば、スキン２２０、２３０は、各々、０～３０％、１０～４０％、２０～５０％、３０～６０％、４０～７０％、５０～８０％、６０～９０％、０～４０％、０～５０％、０～６０％、０～７０％、０～８０％、０～９０％、１０～５０％、１０～６０％、１０～７０％、１０～８０％、１０～９０％、１０～９５％、２０～６０％、２０～７０％、２０～８０％、２０～９０％、２０～９５％、３０～７０％、３０～８０％、３０～９０％、３０～９５％、４０～８０％、４０～９０％、４０～９５％、５０～９０％、５０～９５％、６０～９５％、７０～８０％、７０～９０％、７０～９５％、８０～９０％、８０～９５％、またはこれらの例示的な範囲内の任意の例示的な値の空隙含有量または多孔度を含み得る。いくつかの例では、スキン２２０、２３０は、０％を超える、例えば、完全に強化されていない、約９５％までの多孔度または空隙含有量を含む。
いくつかの実施例では、コア層２１０は、セルロース系材料または非セルロース系材料を含み得る。例えば、コア層２１０は、セルロース繊維を含む紙ハニカムまたは他のコア材料を含み得る。セルロース繊維は、他の材料とともに、または他の材料なしに存在し得、例えば、熱可塑性材料と組み合わせて存在し得る。他の実施例では、コア層２１０は、独立気泡発泡体または連続気泡発泡体であり得るポリウレタン発泡体などの発泡体を含み得る。コア層２１０が独立気泡発泡体である場合、コア層２１０の独立気泡発泡体は、約５％、４％、３％、２％、または１％未満の多孔度を含み得る。
いくつかの実施形態では、コア層は、噴霧されるまたは噴霧可能なコア層ではなく、代わりに、コア層２１０の形成後のスキン層２２０、２３０に結合され得る固体の平面層である。いくつかの実施例では、コア層２１０は、発泡体、段ボール、または紙ハニカム、またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含み得る。他の実施例では、コア層２１０は、ポリスチレン発泡体、膨張または押出ポリオレフィン発泡体（例えば、押出ポリエチレンまたは膨張ポリプロピレン）、または他の発泡体を含み得るか、またはそれらであり得る。いくつかの例では、コア層２１０は、任意のポリウレタン材料を欠いてもよく、かつ／または任意のセルロース材料を欠いてもよい。コア層２１０の例示的な坪量は、限定されないが、約３００ｇｓｍ～約２０００ｇｓｍ、より詳細には、約５００ｇｓｍ～約１９００ｇｓｍ、または約５００ｇｓｍ～約１５００ｇｓｍを含む。
いくつかの実施形態では、コア層２１０は、縦方向よりも交差方向でより大きな圧縮強度を有する発泡体を含み得る。例えば、コア層２１０は、コア層２１０およびスキン層２２０、２３０を含む物品全体により高い剛性を付与するために、方向性圧縮強度を有する発泡体、例えば、直交方向に異なる圧縮強度を有する発泡体を含み得る。方向性圧縮強度を提供することができる発泡体は、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇおよび他の製造業者から市販されている。コア層２１０は、典型的には、最初に発泡体（または他の材料）から形成され、次いでスキン層２２０、２３０に結合される。いくつかの構成では、コア層２１０の材料は、コア層２１０に実質的な損傷を与えることなく、コア層２１０の圧縮を可能にするように構成および配置され得る。コア層２１０内の材料はまた、コア層２１０に実質的な損傷を与えることなく、物品２００が熱成形、例えば、圧縮、成形などされることを可能にするように選択され得る。繊維熱可塑性コア層と比較して、同等の坪量で、独立気泡発泡体（または非繊維補強熱可塑性材料）を含むコア層２１０の存在は、より良好な性能およびより高い強度を提供することができる。
特定の実施例では、コア層２１０自体は、ＧＭＴ材料またはＬＷＲＴ材料として構成され得る。例えば、コア層２１０は、スキン２２０、２３０に関連して記載されるような補強繊維および熱可塑性材料を含み得る。コア層２１０の厚さは、典型的には、スキン２２０、２３０の厚さよりも厚いが、この配置は必須ではない。コア層２１０がＬＷＲＴ材料として構成されるいくつかの実施例では、コア層２１０に存在する熱可塑性材料は、可塑化および非可塑化の両方の、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリルスチレン、ブタジエン、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、ポリブチレンテトラクロラート、およびポリ塩化ビニル、ならびにこれらの材料が互いに混合されたものまたはこれらの材料が他の高分子材料と混合されたもののうちの１つ以上を少なくとも部分的に含み得る。他の好適な熱可塑性物質は、限定されないが、ポリアリレンエーテル、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、熱可塑性ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、コポリアミド、アクリロニトリル－ブチルアクリレート－スチレンポリマ、非晶質ナイロン、ポリアリレンエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、液晶ポリマ、ＰＡＲＭＡＸ（登録商標）として商業的に知られているポリ（１，４－フェニレン）化合物、ＢａｙｅｒのＡＰＥＣ（登録商標）ＰＣなどの高熱ポリカーボネート、高温ナイロン、およびシリコーン、ならびにこれらの材料の互いの、または他の高分子材料とのコポリマ、アロイ、および混合物を含む。コア層２１０を形成するために使用される熱可塑性材料は、粉末形態、樹脂形態、ロジン形態、粒子形態、繊維形態、または他の適切な形態で使用され得る。様々な形態の例示的な熱可塑性材料が本明細書に記載されており、例えば、米国公開第２０１３／０２４４５２８号およびＵＳ２０１２／００６５２８３にも記載されている。スキン層２２０、２３０に存在する熱可塑性材料の正確な量は変化し得、例示的な量は約２０重量％～約８０重量％、例えば、３０～７０重量％または３５～６５重量％の範囲である。
特定の実施例では、コア層２１０の補強繊維は、別々に、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、合成有機繊維、特に、例えば、パラアラミド繊維およびメタアラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などの高弾性有機繊維、玄武岩、鉱物綿（例えば、岩綿または鉱滓綿）、ウォラストナイト、アルミナシリカ、および同様のもの、もしくはそれらの混合物などの鉱物繊維、金属繊維、金属化天然および／もしくは合成繊維、セラミック繊維、糸繊維、またはそれらの混合物を含み得る。いくつかの実施形態では、前述の繊維のうちの任意のものは、所望の官能基を提供するか、または繊維に他の物理的特性を付与するために使用前に化学的に処理される可能性があり、例えば、熱可塑性材料、ロフティング剤、またはその両方と反応することができるように化学的に処理され得る。いくつかの例では、コア層２１０内の繊維は、化学的に処理され得る。コア層２１０の繊維含有量は、層の約２０重量％～約９０重量％、より詳細には、層の約３０重量％～約７０重量％であり得る。典型的には、コア層２１０の繊維含有量は、コア層２１０の約２０重量％～約９０重量％、より詳細には約３０重量％～約８０重量％、例えば、約４０重量％～約７０重量％で変化する。使用される繊維の特定のサイズおよび／または配向は、使用される熱可塑性ポリマ材料および／またはコア層２１０の所望の特性に少なくとも部分的に依存し得る。好適な追加の種類の繊維、繊維サイズおよび量は、本開示の利点を考慮すると、当業者によって容易に選択されるであろう。１つの非限定的な例示では、コア層２１０を提供するために熱可塑性材料および任意選択でロフティング剤内に分散された繊維は、概して、約５ミクロンを超える直径、より詳細には、約５ミクロン～約２２ミクロンの直径、および約５ｍｍ～約２００ｍｍの長さを有し得、より詳細には、繊維直径は、約ミクロン～約２２ミクロンであり得、繊維長は、約５ｍｍ～約７５ｍｍであり得る。
特定の実施例では、コア層２１０は、概してコア層２１０の前駆体であり、必ずしも完全に形成されるとは限らないプリプレグとして、まず形成されてもよい。コア層２１０は、典型的には、ガスがコア層を通って流れることを許容する多孔質構造である。例えば、コア層２１０は、０～３０％、１０～４０％、２０～５０％、３０～６０％、４０～７０％、５０～８０％、６０～９０％、０～４０％、０～５０％、０～６０％、０～７０％、０～８０％、０～９０％、１０～５０％、１０～６０％、１０～７０％、１０～８０％、１０～９０％、１０～９５％、２０～６０％、２０～７０％、２０～８０％、２０～９０％、２０～９５％、３０～７０％、３０～８０％、３０～９０％、３０～９５％、４０～８０％、４０～９０％、４０～９５％、５０～９０％、５０～９５％、６０～９５％、７０～８０％、７０～９０％、７０～９５％、８０～９０％、８０～９５％、またはこれらの例示的な範囲内の任意の例示的な値の空隙含有量または多孔度を含み得る。いくつかの例では、コア層２１０は、０％を超える、例えば、完全に強化されていない、約９５％までの多孔度または空隙含有量を含む。
いくつかの構成では、スキン層２２０、２３０（および任意選択でコア層２１０）は、特定の用途のための有害物質要件の制限を満たすために、実質的にハロゲンフリーまたはハロゲンフリーの層であり得る。他の例では、層２１０、２２０、２３０のうちの１つ以上は、例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、およびＡｔのうちの１つ以上を含むハロゲン化難燃剤、またはそのようなハロゲン、例えば、テトラブロモビスフェノール－Ａポリカーボネート、またはモノハロ－、ジハロ－、トリハロ－、もしくはテトラハロ－ポリカーボネートを含む化合物などのハロゲン化難燃剤を含み得る。いくつかの例では、スキン層２２０、２３０のうちの１つ以上で使用される熱可塑性材料は、別の難燃剤を添加することなく、いくらかの難燃性を付与するために１つ以上のハロゲンを含み得る。ハロゲン化難燃剤が存在する場合、難燃剤は、存在する他の成分に応じて変化し得る難燃剤量で存在することが望ましい。例えば、ハロゲン化難燃剤は、（層の重量に基づいて）約０．１重量％～約１５重量％、より詳細には、約１重量％～約１３重量％、例えば、約５重量％～約１３重量％で存在し得る。所望される場合、２つの異なるハロゲン化難燃剤が層に添加され得る。他の例では、例えば、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅのうちの１つ以上を含む難燃剤などの非ハロゲン化難燃剤が添加され得る。いくつかの実施形態では、非ハロゲン化難燃剤は、リン酸化材料を含んでもよく、よって層はより環境に優しくなり得る。非ハロゲン化または実質的にハロゲンフリーの難燃剤が存在する場合、難燃剤は、存在する他の成分に応じて変化し得る難燃剤量で存在することが望ましい。例えば、実質的にハロゲンフリーの難燃剤は、（層の重量に基づいて）約０．１重量％～約１５重量％、より詳細には、層の重量に基準で、約１重量％～約１３重量％、例えば、約５重量％～約１３重量％で存在し得る。所望される場合、２つの実質的に異なるハロゲンフリー難燃剤が、層２１０、２２０、および２３０のうちの１つ以上に添加され得る。特定の例では、層２１０、２２０および２３０のうちの１つ以上は、１つ以上の実質的にハロゲンフリーの難燃剤と組み合わせて１つ以上のハロゲン化難燃剤を含み得る。２つの異なる難燃剤が存在する場合、２つの難燃剤の組み合わせは、存在する他の成分に応じて変化し得る難燃剤量で存在し得る。例えば、存在する難燃剤の総重量は、（層の重量に基づいて）約０．１重量％～約２０重量％、より詳細には、層の重量に基づいて、約１重量％～約１５重量％、例えば、約２重量％～約１４重量％であり得る。本明細書に記載される層で使用される難燃剤は、熱可塑性材料および繊維を含む混合物に添加されてもよく（ワイヤスクリーン上の混合物または他の処理構成要素を廃棄する前に）、または層が形成された後に添加されてもよい。いくつかの実施例では、難燃性材料は、膨張性黒鉛材料、水酸化マグネシウム（ＭＤＨ）、および水酸化アルミニウム（ＡＴＨ）のうちの１つ以上を含み得る。
図２に示される構成では、スキン層２２０、２３０のロフティング能力は、同じであってもよく、または異なっていてもよい。層２２０、２３０で使用されるロフティング剤の正確な種類は、例えば、所望のロフティング温度、所望のロフティングの度合いなどを含む多数の要因により決まり得る。いくつかの例では、対流加熱に曝露する際にそれらのサイズを増加させることができる微粒子ロフティング剤、例えば、拡張可能な微粒子が使用され得る。例示的な市販のロフティング剤は、Ｋｕｒｅｈａ Ｃｏｒｐ．（日本）から入手可能である。他の例では、第１の平均粒径を有する第１のロフティング剤および第１の平均粒径とは異なる第２の平均粒径を有する第２のロフティング剤が使用され得る。他の実施例では、ロフティング剤は、膨張性黒鉛材料であり得る。スキン層２２０、２３０は、同じロフティング能力または異なるロフティング能力を提供するように構成され得る。例えば、熱または他のロフティング刺激に曝露されると、層２２０のロフト後厚さは、層２３０の厚さよりも大きくなり得る。例えば、ロフティング前の層２２０の厚さは約１～２ｍｍであり得、ロフティング後は約１０～１５ｍｍであり得る。ロフティング前の層２２０、２３０の厚さはまた、約１～２ｍｍであり得、ロフティング後は、約６～８ｍｍであり得る。これらの厚さの変化は、任意の添加されたロフティング剤が存在しない場合でも生じ得る。例えば、任意の特定の理論に拘束されることを望まないが、ロフティング中に、熱可塑性材料は、融解し、その補強材料における保持を解放して、補強材料がより大きな体積を占めることを可能にし得る。後続の熱可塑性材料の冷却は、事前にロフティングされた網状組織よりも大きな体積を有する連続気泡構造の網状組織の再形成をもたらし得る。層２２０内の熱可塑性材料および／または補強材料のレベルを調整することによって、層２２０の体積を増加させることができる程度が、選択され得る。比較すると、層２３０に存在する熱可塑性材料および／または補強材料の量は、ロフティング中の熱可塑性材料の融解が全体の体積の実質的な増加をもたらさないように選択され得る。層２３０の網状組織がロフティング後に再形成するにつれて、結果として生じるロフティング後の網状組織の体積は、事前にロフティングされた網状組織の体積と実質的に異なっていない。所望される場合、層２２０、２３０の１つ以上は、全体の体積をさらに増加させるために、追加されるロフティング剤を含み得る。例えば、層２２０は、ロフティング後の体積全体をさらに選択するために、追加されるロフティング剤を含み得る。いくつかの例では、ロフティング後の層２２０（および／またはロフティング後の層２３０）が約２０～２５ｍｍの厚さを有するように、十分なロフティング剤が存在する。いくつかの実施例では、層２２０は、ポリオレフィン、補強繊維、およびロフティング剤を含み得、層２３０は、ポリオレフィン（層２２０のポリオレフィンと同じまたは異なり得る）および補強材料を含み得る。特定の構成では、層２２０、２３０の各々に存在するポリオレフィンは、ポリプロピレンまたはポリプロピレンを含むポリオレフィンコポリマであり得る。いくつかの実施形態では、層２２０、２３０の各々の補強材料は、任意選択で、他の繊維と組み合わせたガラス繊維を含み得る。層２２０、２３０の各々における熱可塑性材料および補強材料の正確な重量パーセンテージは、変化してよく、層２２０、２３０における例示的な重量パーセンテージは、約４０～６０重量パーセントの熱可塑性材料であり、残りは補強材料である。所望される場合、スキン層２３０は、層２２０よりも高いロフティング能力を有するように構成することができる。
いくつかの実施形態では、接着剤層は、図２に示される様々な層の間に存在してもよいし、または存在しなくてもよい。例えば、層は、接着剤を使用することなく互いに結合され得、または接着剤層は、コア層２１０とスキン２２０との間、および／またはコア層２１０とスキン２３０との間に存在し得る。接着剤層が存在する場合、接着剤層は、限定されないが、感圧接着剤およびホットメルト接着剤、例えば、ポリアミド、改質ポリオレフィン、ウレタン、およびポリオレフィンを含む熱可塑性接着剤を含み得るが、これに限定されない。いくつかの例では、接着剤層の熱可塑性成分は、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのポリオレフィンなどの熱可塑性ポリマを別々に含み得る。他の例では、接着剤層の熱可塑性ポリマは、別々に、可塑化および非可塑化の両方の、ポリスチレン、アクリロニトリルスチレン、ブタジエン、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、ポリブチレンテトラクロラート、およびポリ塩化ビニル、ならびにこれらの材料が互いに混合されたものまたはこれらの材料が他の高分子材料と混合されたものを含み得る。接着剤層で使用するための他の好適な熱可塑性ポリマは、限定されないが、ポリアリレンエーテル、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、熱可塑性ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、コポリアミド、アクリロニトリル－ブチルアクリレート－スチレンポリマ、非晶質ナイロン、ポリアリレンエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、液晶ポリマ、ＰＡＲＭＡＸ（登録商標）として商業的に知られているポリ（１，４フェニレン）化合物、ＢａｙｅｒのＡＰＥＣ（登録商標）ＰＣなどの高熱ポリカーボネート、高温ナイロン、およびシリコーン、ならびにこれらの材料の互いの、または他の高分子材料とのアロイおよび混合物を含む。所望される場合、接着剤層はまた、限定されないが、エポキシド、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリエステル樹脂、ウレタン、ポリウレタン、ジアリルフタレート、ポリミド、シアネートエステル、ポリシアヌレート、およびこれらの組み合わせを含む、何らかの熱硬化性材料を別々に含み得る。
いくつかの実施例では、図３を参照すると、１つ以上の表面層がサンドイッチパネルの表面上に存在し得る。以下でより詳細に述べるように、サンドイッチパネルの１つのスキン層は、典型的には、シェル層に結合され、残りのスキン層は、図３に示すように、表層３４０を含み得る。層３４０は、多数の形態をとることができ、典型的には、スキン層２３０とは異なり、例えば、繊維補強熱可塑性層ではない場合がある。いくつかの実施形態では、層３４０は、スキンの形態をとり得る。スキン３４０は、例えば、フィルム（例えば、熱可塑性フィルムまたはエラストマフィルム）、フリム、スクリム（例えば、繊維系スクリム）、箔、織布、不織布を含み得、または無機コーティング、有機コーティング、もしくは熱硬化性コーティングとして存在し得る。他の例では、スキン３４０は、１９９６年のＩＳＯ４５８９に従って測定された、約２２を超える限界酸素指数を備え得る。熱可塑性フィルムがスキン３４０として（またはその一部として）存在する場合、熱可塑性フィルムは、ポリ（エーテルイミド）、ポリ（エーテルケトン）、ポリ（エーテル－エーテルケトン）、ポリ（フェニレンスルフィド）、ポリ（アリレンスルホン）、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（アミド－イミド）、ポリ（１，４－フェニレン）、ポリカーボネート、ナイロン、およびシリコーンのうちの少なくとも１つを含み得る。繊維系スクリムがスキン３４０として（またはその一部として）存在する場合、繊維系スクリムは、ガラス繊維、アラミド繊維、黒鉛繊維、炭素繊維、無機鉱物繊維、金属繊維、金属化合成繊維、および金属化無機繊維のうちの少なくとも１つを含み得る。熱硬化性コーティングがスキン３４０として（またはその一部として）存在する場合、コーティングは、不飽和ポリウレタン、ビニルエステル、フェノール剤、およびエポキシのうちの少なくとも１つを含み得る。無機コーティングがスキン３４０として（またはスキン３４０の一部として）存在する場合、無機コーティングは、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｔｉ、およびＡｌから選択されるカチオンを含有する鉱物を含み得るか、または石膏、炭酸カルシウム、およびモルタルのうちの少なくとも１つを含み得る。不織布がスキン３４０として（またはその一部として）存在する場合、不織布は、熱可塑性材料、熱硬化性バインダ、無機繊維、金属繊維、金属化無機繊維、および金属化合成繊維を含み得る。所望される場合、スキン３４０はまた、ロフティング剤も含み得る。所望される場合、接着層（図示せず）が、層３４０をスキン２３０に結合するために、使用され得る。
特定の例では、層３４０は、装飾層として構成され得る。装飾層３４０は、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性エラストマなどの熱可塑性フィルムから形成され得る。装飾層３４０は、カーペット、ゴム、または他の美的カバーを含み得る。装飾層３４０はまた、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタンなどから形成される発泡体コアを含む多層構造であり得る。天然繊維および合成繊維から作製された織布、ニードルパンチ後の有機繊維不織布または同様のもの、隆起した織地、ニット製品、起毛織地、または他のそのような材料などの織地は、発泡体コアに接合されてもよい。織地はまた、感圧接着剤およびホットメルト接着剤、例えば、ポリアミド、改質ポリオレフィン、ウレタン、およびポリオレフィンを含む熱可塑性接着剤で発泡体コアに接着され得る。装飾層３４０はまた、スパンボンド、熱接着、スパンレース、メルトブロー、湿式堆積、および／また乾式堆積処理を使用して製造され得る。図示されていないが、所望される場合、スキン、例えば、スクリム、フィルム、装飾層なども層２２０に結合され得る。
特定の実施形態では、複合材パネルは典型的には、サンドイッチパネルのスキン層に結合され得るシェル層をさらに含む。特定の例では、シェル層４００は、典型的には、材料の単一の層であるが、所望される場合、シェル層は、２つ以上の別個の層を含み得る。シェル層の図を図４に示す。シェル層４００は、典型的には、複合材パネルに美的縁部を提供するためにサンドイッチパネルに結合された、予め成形されたまたは予め製造された層である。例えば、シェル層４１０は、サンドイッチパネルの粗面または隆起面を視界から隠すために、サンドイッチパネルの外面に合わせて成形され得る。パネル４００が、美的縁部４０５、４１０を含むように示されているが、１つの美的縁部のみが存在してもよく、または複合材パネルの構成および意図された用途に応じて、複合材パネルの各縁部が美的縁部を含んでもよい。
特定の構成では、シェル層４００自体が、ＧＭＴ材料またはＬＷＲＴ材料を含み得る。例えば、シェル層４００は、１つ以上の熱可塑性材料および補強繊維を含むＬＷＲＴ物品として構成され得る。いくつかの実施例では、シェル層４００に存在する熱可塑性材料は、可塑化および非可塑化の両方の、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリルスチレン、ブタジエン、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、ポリブチレンテトラクロラート、およびポリ塩化ビニル、ならびにこれらの材料が互いに混合されたものまたはこれらの材料が他の高分子材料と混合されたもののうちの１つ以上を少なくとも部分的に含み得る。他の好適な熱可塑性物質は、限定されないが、ポリアリレンエーテル、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、熱可塑性ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、コポリアミド、アクリロニトリル－ブチルアクリレート－スチレンポリマ、非晶質ナイロン、ポリアリレンエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、液晶ポリマ、ＰＡＲＭＡＸ（登録商標）として商業的に知られているポリ（１，４－フェニレン）化合物、ＢａｙｅｒのＡＰＥＣ（登録商標）ＰＣなどの高熱ポリカーボネート、高温ナイロン、およびシリコーン、ならびにこれらの材料の互いの、または他の高分子材料とのコポリマ、アロイ、および混合物を含む。層４００を形成するために使用される熱可塑性材料は、粉末形態、樹脂形態、ロジン形態、粒子形態、繊維形態、または他の適切な形態で使用され得る。様々な形態の例示的な熱可塑性材料が本明細書に記載されており、例えば、米国公開第２０１３／０２４４５２８号およびＵＳ２０１２／００６５２８３にも記載されている。層４００に存在する熱可塑性材料の正確な量は変化し得、例示的な量は約２０重量％～約８０重量％、例えば、３０～７０重量％または３５～６５重量％の範囲である。
特定の実施例では、層４００の補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、合成有機繊維、特に、例えば、パラアラミド繊維およびメタアラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などの高弾性有機繊維、玄武岩、鉱物綿（例えば、岩綿または鉱滓綿）、ウォラストナイト、アルミナシリカ、および同様のもの、もしくはそれらの混合物などの鉱物繊維、金属繊維、金属化天然および／もしくは合成繊維、セラミック繊維、糸繊維、またはそれらの混合物を別々に含み得る。いくつかの実施形態では、前述の繊維のうちの任意のものは、所望の官能基を提供するか、または繊維に他の物理的特性を付与するために使用前に化学的に処理される可能性があり、例えば、熱可塑性材料、ロフティング剤、またはその両方と反応することができるように化学的に処理され得る。いくつかの例では、層４００内の繊維は化学的に処理される。層４００の繊維含有量は、層の約２０重量％～約９０重量％、より詳細には、層の約３０重量％～約７０重量％であり得る。使用される繊維の特定のサイズおよび／または配向は、使用される熱可塑性ポリマ材料および／または層４００の所望の特性に少なくとも部分的に依存し得る。好適な追加の種類の繊維、繊維サイズおよび量は、本開示の利点を考慮すると、当業者によって容易に選択されるであろう。１つの非限定的な例示では、スキン層４００を提供するために熱可塑性材料および任意選択でロフティング剤内に分散された繊維は、概して、約５ミクロンを超える直径、より詳細には、約５ミクロン～約２２ミクロンの直径、および約５ｍｍ～約２００ｍｍの長さを有し得、より詳細には、繊維直径は、約ミクロン～約２２ミクロンであり得、繊維長は、約５ｍｍ～約７５ｍｍであり得る。いくつかの実施形態では、補強繊維は、層４００の熱可塑性材料によって所定の位置に保持される網状組織を形成する。網状組織は、一般に多孔質であり、例えば、５％以上の多孔度を含み、ガスに対して透過性である。いくつかの例では、層４００の細孔は、難燃剤、粒子、または他の材料を含む添加剤を含み得る。層４００の例示的な坪量は、限定されないが、約１００ｇｓｍ～約２０００ｇｓｍ、より詳細には、約３００ｇｓｍ～約１５００ｇｓｍ、または約５００ｇｓｍ～約１２００ｇｓｍを含む。所望される場合、層４００は、ハロゲンフリーであってもよいし、ハロゲン化材料、またはロフティング剤、難燃剤などの他の材料を含んでもよい。
特定の実施形態では、シェル層を含む複合材パネル５００の断面を図５に示す。複合材パネル５００は、コア層５１０、スキン５２０、５３０、およびシェル層５５０を含む。美的縁部５０５は、複合材パネル５００の１つの側面に存在する。所望される場合、エアギャップ５１５は、スキン５３０とシェル層５５０との間に存在してもよく、またはこのエアギャップ５１５は、発泡体もしくは他の材料で充填されてもよい。以下でより詳細に述べるように、エアギャップ５１５の存在が、複合材パネル５００のエアギャップ５０５内で、相互接続部、ケーブル、または他のアイテムが位置し得るチャネルを提供する。図示されていないが、複合材パネル５００の別の縁部はまた、縁部５０５に類似した美的縁部を含み得る。
いくつかの実施形態では、スキン５２０の坪量は、スキン５３０およびコア層５５０の組み合わせとほぼ同じ坪量であり得る。例えば、スキン５３０の坪量は、スキン５２０の坪量よりも小さいように選択することができ、したがって、シェル層５５０がスキン５３０に結合されるとき、スキン５３０とシェル層５５０との組み合わせられた坪量は、スキン５２０の坪量とほぼ同じである。
他の実施形態では、スキン５２０、５３０、およびシェル層５５０における繊維配合および／または繊維方向は、異なる層の繊維が異なる配向で存在するように選択され得る。図６を参照すると、シェル層６５０が第１の方向に配向された繊維を含み、スキン６３０が第２の方向に配向された繊維を含む図が示されている。所望される場合、層６３０、６５０のうちの１つは、ランダムに配向された繊維を有し得る。シェル層６５０およびスキン６３０は、説明を容易にするために分離されて示されている。所望される場合、図６に示される繊維の配向を入れ替えることができる。いずれの場合も、スキン６３０をシェル層６５０に結合することは、異なる方向に通る繊維を有する複合材を提供する。
他の実施形態では、シェル層は、二方向繊維を含み得、スキン層は、一方向またはランダムな繊維配置を含み得る。図７を参照すると、シェル層７５０は二方向繊維を含み、スキン７３０は一方向繊維配置を含むが、スキン７３０内の繊維はランダムに配向され得る。シェル層７５０の二方向繊維は、図７に示すような０／９０度方向に配置される必要はない。代わりに、繊維は、いくつかの繊維が他の繊維と非平行である状態で、０／０より大きく９０度以下の配置で配置され得る。
他の実施形態では、シェル層は、一方向の繊維（またはランダムに分配された繊維）を含み得、スキン層は、二方向の繊維配置を含み得る。図８を参照すると、シェル層８５０は、一方向の繊維を含み、スキン８３０は、二方向の繊維配置を含む。スキン８３０の二方向繊維は、図８に示されるような０／９０度方向に配置される必要はない。代わりに、繊維は、いくつかの繊維が他の繊維と非平行である状態で、０／０より大きく９０度以下の配置で配置され得る。
いくつかの実施例では、シェル層は、繊維の二方向配置を含み得、スキン層は、繊維の二方向配置を含み得る。図９を参照すると、シェル層９５０は、二方向繊維を含み、スキン９３０は、二方向繊維配置を含む。スキン９３０および層９５０の各々の二方向繊維は、図９に示されるような０／９０度方向に配置される必要はない。代わりに、繊維は、いくつかの繊維が他の繊維と非平行である状態で、０／０より大きく９０度以下の配置で配置され得る。
いくつかの実施例では、本明細書に記載される複合材物品は、車両積荷床に存在し得る。１つの例示を図１０に示す。車両積荷床として使用され得る描画された物品１０００の側面図が示されている。物品１０００は、典型的には、車両の後部、例えば、スポーツユーティリティ車両またはミニバンの後部保管部内に位置付けられ、保管のために構成部品、歯車、荷物、スペアタイヤなどを受け入れるように設計される。蓋またはカバー（図示せず）がまた、構成部品を車両の積荷床１０００内に囲み、それらを視界から遮蔽するために存在し得る。積荷床１０００は、例えば、本開示の利点を考慮すると、本明細書に記載される美的縁部を有する複合材物品、または当業者によって選択されるであろう美的縁部を有する他の類似の物品を含み得る。いくつかの例では、積荷床１０００は、車両の下にある支持部材がそれを支持するために存在する必要がないように、十分な重量負荷容量を提供する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるように、積荷床内のシェル層およびサンドイッチパネルの存在は、１つ以上のワイヤ、相互接続部、ケーブル、または他のデバイスがルーティングされ得るエアギャップを提供することができる。例えば、積荷床のエアギャップは、積荷床またはその蓋に存在するポートまたは他のデバイスを使用してＵＳＢ充電を可能にする配線を備え得る。他の例では、積荷床は、エアギャップを通ってルーティングされた１つ以上のワイヤに電気的に結合された充電または電源ポートを備え得る。充電または電源ポートは、積荷床またはその蓋の上または近くに存在し得る、電話、ポンプ、インフレータ、バックアップ電池電源、または他のデバイスを充電または電力供給するために使用され得る。
他の例では、複合材パネルは、レクリエーション用車両（ＲＶ）バン、トラックなどの車両から取り外すことができるテーブルとして存在または構成され得る。例えば、複合材パネルは、レクリエーション用車両のダイネットテーブルを構成するかまたはその一部であり得る。テーブルは、使用のために車両から取り外され、車両の外部に配置され得る。いくつかの例では、テーブルは、相互接続部、車載バッテリもしくは他の電源、または他の電子媒体を備え得、複合材パネルのエアギャップ内にその一部が存在し得る。所望される場合、テーブルの１つ以上の表面はまた、太陽光発電セルを含み、テーブルをＲＶの外部に移動させること、およびＲＶの電池を充電するまたはＲＶに電力を供給するためにテーブルを太陽電池として使用することを可能にし得る。
他の実施形態では、本明細書に記載の複合材パネルは、構造用パネルとして使用され得る。例えば、パネルの美的縁部は、それを、壁パネル、キュービクルパネル、天井パネル、天井タイル、または建築業界におけるパネルおよびタイルの他の用途として、使用することを可能にする。美的縁部を含む構造用パネルの他の用途は、本開示の利点を考慮して、当業者によって選択されるであろう。
特定の実施形態では、本明細書に記載されるスキンおよびシェル層は、一般に、難燃性材料または他の材料と任意選択的に組み合わせて、補強繊維および熱可塑性材料を使用して作成され得る。層を製造するために、熱可塑性材料、補強繊維、および任意選択的に他の材料が、インペラを装着したオープントップ混合タンクに含まれる分散発泡体に添加または計量供給され得る。任意の特定の理論に拘束されることを望まないが、発泡体の閉じ込められた空気のポケットの存在は、補強繊維、熱可塑性材料、および任意の他の材料の分散を支援し得る。いくつかの実施例では、繊維および熱可塑性物質の分散された混合物は、分配マニホールドを介して、紙製造装置の配線部の上に位置するヘッドボックスにポンプで送出され得る。次に、分散混合物が、圧力を使用してワイヤスクリーンなどの移動支持体に供給されると、繊維または熱可塑性ではなく、発泡体が除去され、均一な繊維状の湿潤網状組織を連続的に製造できる。湿潤網状組織は、水分含有量を減少させ、熱可塑性材料を溶融または軟化させるために、好適な温度で乾燥機を通過させることができる。高温の網状組織が乾燥機から出るとき、任意選択のフィルムまたは他の材料などの別の層は、補強繊維、熱可塑性材料、およびフィルムの網状組織を一組の加熱されたローラーのニップに通過させることによって、網状組織上に積層させることができる。所望される場合、例えば、別のフィルム層、スクリム層などの追加の層が、フィルムとともに、網状組織の１つの側面または両側面に取り付けられ、製造された層または複合材の取り扱いを容易にし得る。次ぎに、複合材はテンションロールを通過させられ、後で最終的な複合材物品に形成するために、所望のサイズに連続的に切断（ギロチン加工）され得る。そのような複合材の形成に使用される好適な材料および処理条件を含む、そのような複合材の作成に関するさらなる情報は、例えば、米国特許第６，９２３，４９４号、第４，９７８，４８９号、第４，９４４，８４３号、第４，９６４，９３５号、第４，７３４，３２１号、第５，０５３，４４９号、第４，９２５，６１５号、第５，６０９，９６６号、ならびに米国特許出願公開第２００５／００８２８８１号、第２００５／０２２８１０８号、第２００５／０２１７９３２号、第２００５／０２１５６９８号、第２００５／０１６４０２３号、および第２００５／０１６１８６５号に記載されている。
いくつかの実施形態では、シェル層は、上記のように最初に作成され、サンドイッチパネルに結合するのに適した形状および寸法に合わせて成形される。サンドイッチパネルは、別々に作成され、次いで、接着剤、フィルム、または他の材料を介してシェル層に結合され得る。結合された層の全体が、所望される場合、加熱され得る。他の例では、シェル層は最初に作成され、嵌め合わせ成形され、スキンは、任意選択的に、シェル層とスキンとの間に接着剤またはフィルムを使用してシェル層に付加される。次に、コア層は、コア層とスキンとの間に任意選択の接着剤またはフィルムを用いて、付加されたスキン上に配置され得る。次に、第２のスキンが、コア層と第２のスキンとの間に任意選択の接着剤またはフィルムを用いて、コア層の上に配置され得る。得られた複合材物品は加熱され、様々な層を互いに接合し得る。次に、任意選択の装飾層または他の表面層が、所望に応じて複合材物品の１つ以上の表面に付加され得る。
特定の実施形態では、本明細書に記載のパネルは、パネルの各側面に美的縁部を備え得る。図１１を参照すると、美的縁部１１０５、１１０６を備えるパネル１１００が示されている。所望される場合、エアギャップが、パネル１１００の各側面において、第２のスキン１１３０とシェル層１１５０との間に存在し得る。パネル１１００はまた、コア層１１１０およびスキン１１２０を含み得る。任意選択の装飾層（図示せず）がさらに存在し得る。
本明細書に開示された実施例の要素を取り入れる場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、１つ以上の要素が存在することを意味することが意図される。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、オープンエンドであることが意図され、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。本開示の利点を考慮すれば、実施例の様々な構成要素が、他の実施例における様々な構成要素と交換または置換され得ることが、当業者によって認識されよう。
特定の態様、実施例、および実施形態が上述されてきたが、本開示の利点を考慮すると、開示された例示的な態様、実施例、および実施形態の追加、置換、修正、および変更が可能であることが、当業者によって認識されよう。

Claims (38)

  1. 複合材物品であって、
    熱可塑性材料および補強繊維を含む第１のスキン、熱可塑性材料および補強繊維を含む第２のスキン、ならびに前記第１のスキンと前記第２のスキンとの間に位置付けられたコア層を含む、サンドイッチパネルと、
    前記第２のスキンを介して前記サンドイッチパネルに結合されたシェル層であって、前記シェル層およびサンドイッチパネルが一緒になって前記複合材物品に美的縁部を提供する、シェル層と、を含む複合材物品。
  2. 前記シェル層と前記第２のスキンを合わせた坪量が、前記第１のスキンの坪量と同じ坪量または異なる坪量である、請求項１に記載の複合材物品。
  3. 前記複合材物品が、第１の側面が第３の側面に対向し、第２の側面が第４の側面に対向している４つの側面を含み、前記第２のスキンが、前記第１の側面から前記第３の側面まで縦方向に配置され、前記シェル層が、前記第２の側面から前記第４の側面まで縦方向に配置されている、請求項１に記載の複合材物品。
  4. 前記美的縁部にエアギャップをさらに含み、前記エアギャップが、前記シェル層と前記第２のスキンとの間に存在する、請求項１に記載の複合材物品。
  5. 前記複合材物品が、エアギャップを各々有する少なくとも２つの美的縁部を含み、前記エアギャップの各々が、前記シェル層と前記第２のスキンとの間に存在する、請求項４に記載の複合材物品。
  6. 前記第１のスキンおよび前記第２のスキンの各々の前記補強繊維が、前記第１のスキンおよび前記第２のスキンの各々の前記補強繊維が、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、合成有機繊維、特に、例えば、パラアラミド繊維およびメタアラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などの高弾性有機繊維、玄武岩、鉱物綿繊維、ウォラストナイト、アルミナシリカなどの鉱物繊維、金属繊維、金属化天然および／もしくは合成繊維、セラミック繊維、糸繊維、またはそれらの混合物のうちの１つ以上を含む、うちの１つ以上を含む、請求項１に記載の複合材物品。
  7. 前記第１のスキンおよび前記第２のスキンの各々の前記熱可塑性材料が、ポリオレフィン材料を含む、請求項６に記載の複合材物品。
  8. 前記サンドイッチパネルの前記第１のスキンに結合された装飾層をさらに含む、請求項１に記載の複合材物品。
  9. 前記コア層が、セルロース材料または非セルロース材料を含む、請求項１に記載の複合材物品。
  10. 前記複合材物品の厚さが、約５ｍｍ～約１００ｍｍである、請求項１に記載の複合材物品。
  11. 車両の後部内部区分を覆うようにサイズ設定および配置された車両積荷床であって、前記車両積荷床が、
    前記車両の内部に面する装飾層と、
    前記装飾層に結合された積荷床基材であって、
    前記装飾層に結合されたサンドイッチパネルであって、熱可塑性材料および補強繊維を含む第１のスキン、熱可塑性材料および補強繊維を含む第２のスキン、ならびに前記第１のスキンと前記第２のスキンとの間に位置付けられたコア層を含む、サンドイッチパネルと、
    前記第２のスキンを介して前記サンドイッチパネルに結合されたシェル層と、を含む積荷床基材と、を含み、
    前記車両積荷床が美的縁部を含む、車両積荷床。
  12. 前記シェル層と前記第２のスキンを合わせた坪量が、前記第１のスキンの坪量と同じ坪量または異なる坪量である、請求項１１に記載の車両積荷床。
  13. 前記積荷床基材が、第１の側面が第３の側面に対向し、第２の側面が第４の側面に対向している４つの側面を含み、前記第２のスキンが、前記第１の側面から第３の側面まで縦方向に配置され、前記シェル層が、前記第２の側面から前記第４の側面まで縦方向に配置されている、請求項１１に記載の車両積荷床。
  14. 前記車両積荷床が、前記美的縁部にエアギャップをさらに含み、前記エアギャップが、前記シェル層と前記第２のスキンとの間に存在する、請求項１１に記載の車両積荷床。
  15. 前記車両積荷床が、エアギャップを各々有する少なくとも２つの美的縁部を含み、前記エアギャップの各々が、前記シェル層と前記第２のスキンとの間に存在する、請求項１４に記載の車両積荷床。
  16. 前記第１のスキンおよび前記第２のスキンの各々の前記補強繊維が、前記第１のスキンおよび前記第２のスキンの各々の前記補強繊維が、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、合成有機繊維、特に、例えば、パラアラミド繊維およびメタアラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などの高弾性有機繊維、玄武岩、鉱物綿繊維、ウォラストナイト、アルミナシリカなどの鉱物繊維、金属繊維、金属化天然および／もしくは合成繊維、セラミック繊維、糸繊維、またはそれらの混合物のうちの１つ以上を含む、うちの１つ以上を含む、請求項１１に記載の車両積荷床。
  17. 前記第１のスキンおよび前記第２のスキンの各々の前記熱可塑性材料が、ポリオレフィン材料を含む、請求項１６に記載の車両積荷床。
  18. 前記車両積荷床の下側に結合された第２の装飾層をさらに含む、請求項１１に記載の車両積荷床。
  19. 前記コア層が、セルロース材料または非セルロース材料を含む、請求項１１に記載の車両積荷床。
  20. 前記車両積荷床の厚さが、約５ｍｍ～約３０ｍｍである、請求項１１に記載の車両積荷床。
  21. 少なくとも１つの相互接続部を備える構造用パネルであって、
    熱可塑性材料および補強繊維を含む第１のスキン、熱可塑性材料および補強繊維を含む第２のスキン、ならびに前記第１のスキンと前記第２のスキンとの間に位置付けられたコア層を含む、サンドイッチパネルと、
    前記第２のスキンを介して前記サンドイッチパネルに結合されたシェル層であって、前記構造用パネルが、前記構造用パネルの１つの側面に美的縁部を含む、シェル層と、
    前記美的縁部におけるエアギャップであって、前記エアギャップが、前記シェル層と前記第２のスキンとの間に存在し、前記相互接続部を受け入れるように構成されている、エアギャップと、を含む、構造用パネル。
  22. 前記相互接続部が、電線を備える、請求項２１に記載の構造用パネル。
  23. 前記構造用パネルが、車両から取り外すことができるテーブルとして構成されている、請求項２１に記載の構造用パネル。
  24. 前記相互接続部が、ＵＳＢ充電ポートとして含む、請求項２１に記載の構造用パネル。
  25. 前記相互接続部が、前記構造用パネル内の電池に電気的に結合されている、請求項２１に記載の構造用パネル。
  26. 前記相互接続部が、前記構造用パネル内の太陽光発電セルに電気的に結合されている、請求項２１に記載の構造用パネル。
  27. 前記第１のスキンおよび前記第２のスキンの各々の前記補強繊維が、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、合成有機繊維、特に、例えば、パラアラミド繊維およびメタアラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などの高弾性有機繊維、玄武岩、鉱物綿繊維、ウォラストナイト、アルミナシリカなどの鉱物繊維、金属繊維、金属化天然および／もしくは合成繊維、セラミック繊維、糸繊維、またはそれらの混合物のうちの１つ以上を含む、請求項２１に記載の構造用パネル。
  28. 前記第１のスキンおよび前記第２のスキンの各々の前記熱可塑性材料が、ポリオレフィン材料を含む、請求項２７に記載の構造用パネル。
  29. 前記サンドイッチパネルの前記第１のスキンに結合された装飾層をさらに含む、請求項２８に記載の構造用パネル。
  30. 前記構造用パネルの各縁部が、美的縁部を含む、請求項２９に記載の構造用パネル。
  31. 美的縁部を有する複合材パネルを製造する方法であって、前記方法が、予め成形されたシェル層をサンドイッチパネルに結合して前記美的縁部を提供することを含み、前記サンドイッチパネルが、熱可塑性材料および補強繊維を含む第１のスキン、熱可塑性材料および補強繊維を含む第２のスキン、ならびに前記第１のスキンと前記第２のスキンとの間に位置付けられたコア層を含む、方法。
  32. 前記予め成形されたシェル層が、前記サンドイッチパネルの前記第２のスキンに結合される、請求項３２に記載の方法。
  33. 前記予め成形されたシェル層の前記第２のスキンへの前記結合が、前記第２のスキンと前記予め成形されたシェル層との間の前記美的縁部にエアギャップを提供する、請求項３２に記載の方法。
  34. 前記予め成形されたシェル層が、熱可塑性材料および補強繊維を含む、請求項３１に記載の方法。
  35. 前記第２のスキンが、前記シェル層の前記補強繊維の繊維配向とは異なる繊維配向を含む、請求項３４に記載の方法。
  36. 前記サンドイッチパネルの各スキンが、湿式堆積処理を使用して製造される、請求項３４に記載の方法。
  37. 前記第１および前記第２のスキンの各々が、ポリオレフィンおよびガラス補強繊維を含み、前記コアが、紙ハニカムを含む、請求項３１に記載の方法。
  38. 前記第１および前記第２のスキンの各々が、ポリオレフィンおよびガラス補強繊維を含み、前記コアが、非セルロースコアを含む、請求項３１に記載の方法。
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