JP2023520592A - 乗り物構成要素ユニットおよび乗り物構成要素ユニットを製造するための方法 - Google Patents

Abstract

強化オープン・エリア・コア層と、高光沢表面層と、封入プラスチック層とを含む乗り物構成要素ユニット。強化オープン・エリア・コア層は、第１の面およびその反対側で対向する第２の面と、第１の面と第２の面の間にそれぞれ延びる第１の端部およびその反対側で対向する第２の端部とを有する。高光沢表面層は、強化オープン・エリア・コア層の第１の面上に位置決めされる。封入プラスチック層は、第１の端部と第２の端部とを有し、強化オープン・エリア・コア層の第２の面上に位置決めされる。封入プラスチック層が強化オープン・エリア・コア層の第１の端部および第２の端部を覆うように、封入プラスチック層の第１の端部および第２の端部が埋め込み長さをＬとして高光沢表面層内に埋め込まれる。【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は、参照によりこれに援用される２０２０年４月６日に出願された米国特許仮出願第６３／００５，６９８号の優先権を主張する。
本発明は、一般に複合物に関し、特に、介在するオープン・エリア・コア支持母材と、当該オープン・エリア・コアに接着されて乗り物の外装表面光沢標準を満たす少なくとも１つの表面を提供する表面シートとを有する複合サンドウィッチ構造の組立体に関する。

自動車、輸送、および物流を基礎に置く産業における重量軽減は、陸送および空輸のいずれにとっても、より燃料効率のよい乗り物を作るための主要な焦点である。これらの重量軽減を達成するために、金属製の構造ならびに表面のボディ構成要素およびパネルに代わる軽量の複合材料が導入された。複合材料は、有意に異なる物理的または化学的特性を伴う２つまたはそれより多くの構成材料から作られる材料であり、それらが組み合わされたときに個別の構成要素とは異なる特徴を伴う材料を生み出す。個別の構成要素は、完成構造内において別々に区別可能なまま残る。複合材料は、多くの理由から選ばれることがある：一般的な例には、伝統的な材料と比較したとき、より強く、より軽いか、またはより高価でない材料が含まれる。サンドウィッチ構造の複合材料は、２つの薄いが硬い表皮層を、軽量だが厚い芯に取り付けることによって加工された特別なクラスの複合材料である。芯材料は、通常、強度の低い材料であるが、芯材料のより増した厚みがサンドウィッチ複合材の全体的に低い密度とともに高い曲げ剛性を提供する。

サンドウィッチ構造体は、以前から開発されており、強度および軽量化を提供するが、乗り物の外装品質の高光沢表面が獲得可能になることが、表面の最外側層が熱硬化性樹脂であるか、またはそれが熱可塑性樹脂であるかによらず、解決するべき課題として残されている。従来的には、乗り物の表面に高い光沢が必要とされる設定においては、その種の構造体を使用しないか、または高光沢の最外側層を提供する追加の外側層に頼るかのいずれかが行われている。その種の最外側層は、構造体の製造後または塗型を通じて適用することが可能であり、そのいずれもが、製造のコストならびに複雑性の追加を招く。

この技術に従来からあるさらに別の問題は、サンドウィッチ構造体のエッジが、しばしば、乗り物構成要素の過剰な材料をそこから切り取る追加のプロセス・ステップを必要とし、結果的に、効果的でなく、しかも湿気または湿分の浸透を許すことになり、それが芯内に入り込み、しばしば完成した乗り物の表面の要件に調和しないエッジをもたらすということである。温度が極端になると、この入り込んだ湿分が構造の耐用年数を短縮する可能性がある一方、それらの重量も増加させる。これらの湿分の浸透の問題は、特に、芯が紙等のセルロース系材料から形成される場合に著しい。

したがって、高光沢表面と耐湿性とを提供し、かつ製造後の追加の処理またはさらなる最外側表面層の追加を頼らない良好にトリムされた端部を提供するサンドウィッチ複合構造体の必要性が存在する。

本発明は、強化オープン・エリア・コア層と、高光沢表面層と、封入プラスチック層とを含む乗り物構成要素ユニットを提供する。前記強化オープン・エリア・コア層は、第１の面およびその反対側で対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面の間にそれぞれ延びる第１の端部およびその反対側で対向する第２の端部とを有する。前記高光沢表面層は、前記強化オープン・エリア・コア層の前記第１の面上に位置決めされる。前記封入プラスチック層は、第１の端部と第２の端部とを有し、前記強化オープン・エリア・コア層の前記第２の面上に位置決めされる。前記封入プラスチック層が前記強化オープン・エリア・コア層の前記第１の端部および前記第２の端部を覆うように、前記封入プラスチック層の前記第１の端部および前記第２の端部が埋め込み長さをＬとして前記高光沢表面層内に埋め込まれる。

それに加えて本発明は、上に述べられている乗り物構成要素ユニットを製造するための方法を提供する。この方法は、合体されて型のキャビティを画定する上側部分と下側部分を有する型内において前記高光沢表面層と、前記オープン・エリア・コア層と、前記封入プラスチック層とを積み重ねることと、前記型の薄刃を使用して、前記高光沢表面層内に前記封入プラスチック層の前記端部を挿入し、かつ同時に前記封入プラスチック層と前記オープン・エリア・コア層とを、前記型の前記薄刃を使用してトリミングすることと、前記型の前記上側部分と前記型の前記下側部分とを合わせて押圧し、前記乗り物構成要素の形状を与えることと、を含む。

本発明と見做される発明の要旨は、特に、明細書の結びにある特許請求の範囲の中において指摘され、明確に請求される。以上の、およびそのほかの本発明の目的、特徴、および利点は、次に挙げる添付図面を参照した以下の詳細な説明から明らかになる。

本発明の実施態様に係る乗り物構成要素を示した断面図である。 図１の乗り物構成要素のＳＭＣ層内に挿入される内部プラスチック層の端部部分を図解した詳細断面図である。 本発明の実施態様に係る乗り物構成要素を示した断面図である。 ＳＭＣ層の長さＬおよび厚さＴ１を図解した、図３の乗り物構成要素のＳＭＣ層内に挿入される内部プラスチック層の端部部分を図解した詳細断面図である。 本発明の実施態様に係る乗り物構成要素を示した断面図である。 本発明の実施態様に係る乗り物構成要素を示した断面図である。 ＳＭＣ層の長さＬおよび厚さＴ１を図解した、本発明の実施態様に係る乗り物構成要素のＳＭＣ層内に挿入される内部プラスチック層の端部部分を図解した詳細断面図である。 領域Ｘ、厚さＴ１、Ｔ２、および長さＬを図解した、本発明の実施態様に係る乗り物構成要素のＳＭＣ層内に挿入される内部プラスチック層の端部部分を図解した詳細断面図である。 乗り物構成要素の厚さＴｍおよび芯層の厚さＴｃを有する本発明の実施態様に係る乗り物構成要素の断面図である。 乗り物構造ユニットの厚さＴｍおよび芯層の厚さＴｃを図解した、本発明の実施態様に係る乗り物構成要素のＳＭＣ層内に挿入される内部プラスチック層の端部部分を図解した詳細断面図である。 乗り物構成要素の厚さＴｍおよび芯層の厚さＴｃを図解した本発明の実施態様に係る乗り物構成要素の断面図である。 乗り物構成要素の厚さＴｍおよび芯層の厚さＴｃを図解した本発明の実施態様に係る乗り物構成要素の断面図である。 上型および下型を伴う型が閉じられる前の本発明の実施態様に係る乗り物構成要素を製造するための方法を図解した断面図である。 型が閉じられた後の、型を用いて本発明の実施態様に係る乗り物構成要素を製造するための方法を図解した断面図である。 型が閉じられた後の、型を用いて本発明の実施態様に係る乗り物構成要素を製造するための方法を図解した断面図である。 型が閉じられる前の、ＳＭＣ層内に内部プラスチック層の端部部分に挿入される薄刃を図解した断面図である。 型が閉じられた後の、ＳＭＣ層内に内部プラスチック層の端部部分に挿入される薄刃を図解した断面図である。 従来方法に係る乗り物構成要素の二次トリミング処理を図解した断面図である。 従来方法に係る乗り物構成要素の二次トリミング処理を図解した断面図である。 マスキング法を使用する本発明の実施態様に係る乗り物構成要素を形成する方法を図解した断面図である。 マスキング法を使用する本発明の実施態様に係る乗り物構成要素を形成する方法を図解した断面図である。 マスキング法を使用する本発明の実施態様に係る乗り物構成要素を形成する方法を図解した断面図である。

本発明は、シート・モールディング・コンパウンド（ＳＭＣ）層と封入プラスチック層の間に挟み込まれ、かつ封入されるオープン・エリア・コアを伴う複合サンドウィッチ乗り物構成要素およびそれを製造する方法としての有用性を有する。ＳＭＣ層は、高光沢表面仕上げを獲得するための乗り物構成要素の二次仕上げが回避されるように高光沢表面仕上げを有する。本発明は、複合材料から作られるすべての乗り物構成要素に適しているが、特に、車両ルーフ・モジュール、スライディング・ルーフまたはスポイラ・ルーフ等のルーフ開閉システムのカバー、ルーフ・モジュールの表面構成要素、ルーフ・ポスト、車両のＡ、Ｂ、Ｃ、またはＤピラー、車両ドア、ウィング、エンジン・コンパートメント・カバー、ラゲージ・コンパートメント・カバー、リア・端部・モジュール、キャブリオレ・フードのルーフ・シェル、乗り物のトリム構成要素、またはフロントまたはリア・スポイラ等の乗り物ボディ・シェル構成要素に適している。本発明の実施態様は、さらに、消音および温度変化耐性の品質を提供する。それに加えて、本発明の方法および本発明の乗り物構成要素は、それの終了時に端部が仕上げ済みの乗り物構成要素を提供し、乗り物構成要素の成形後における乗り物構成要素の二次トリミングまたは切断をさらに回避する。結果は、成形プロセスの完了時に高品質の審美性を伴って仕上げられる低コスト、軽量、高強度の乗り物構成要素である。

理解されるものとするが、値の範囲が提供されている場合においては、その範囲が、範囲の端点の値だけでなく、範囲内に明示的に含まれ、かつその範囲の最下位の数字によって変動することから、範囲の中間の値も含むことが意図されている。例として述べれば、１から４までと述べられている範囲は、１－２、１－３、２－４、３－４、および１－４を含むことが意図されている。

この中で使用されるときの用語「高光沢表面」は、部品表面に対して垂直に約２４－２８インチ離れた観察者が、良好に照明されたエリア内を＋／－９０度で約３秒間にわたって目視検査するときに知覚可能な最小限の表面瑕疵を有する表面を言う。言い換えると、用語「高光沢表面」は、塗装可能かつ「クラスＡ」車体部品として許容される表面を言う。これは、一般にＡＳＴＭ Ｄ５２３によって測定されている。自動車産業において、クラスＡ表面は、乗り物を機能させる（たとえば、フードまたはデッキリッドを開く）ことなく消費者が見ることが可能な表面であり、クラスＡ表面仕上げは、概して、塗装済み外側パネル、特に鏡像の明瞭性（ＤＯＩ）および部品の光沢レベルを言う。認識されるであろうが、表面層は、高光沢を与える塗装コーティングを受ける前に、研磨、トリミング、および下塗り塗装が施されることがあり、それにもかかわらず、高光沢仕上げが達成されるように、寸法精度および下塗りおよび塗装に対する接着均一性を保持しなければならない。

ここで図面を参照すると、本発明の実施態様に係る乗り物構成要素１００は、高光沢表面層１０と、強化オープン・エリア・コア層２０と、封入プラスチック層３０とを含む。強化オープン・エリア・コア２０は、第１の面２２およびその反対側で対向する第２の面２４と、第１の面２２と第２の面２４の間にそれぞれ延びる第１の端部２６およびその反対側で対向する第２の端部２８とを有する。高光沢表面層１０は、強化オープン・エリア・コア層２０の第１の面２２上に、高光沢表面１２が外向きに面するように、すなわちオープン・エリア・コア層２０から離れる方向に面するように位置決めされる。封入プラスチック層３０は、強化オープン・エリア・コア層２０の第２の面２４上に位置決めされる。封入プラスチック層３０は、封入プラスチック層３０が強化オープン・エリア・コア層２０の第１の端部２６および第２の端部２８を覆うように埋め込み長さをＬとして高光沢表面層１０内に埋め込まれる第１の端部３２と第２の端部３４とを有する。図１に図示されている構造１００は平面であるが、高光沢表面層１０および封入プラスチック層３０のいずれもがそれぞれ独立に非平面の輪郭を伴って形成可能であることは認識されるものとする。

本発明に係る高光沢表面層１０は、シート・モールディング・コンパウンド（ＳＭＣ）、熱可塑性樹脂、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）、オーバモールド成形されたポリウレタン（ＰＵ）、またはこれらの組み合わせから形成される。実施態様によれば、高光沢表面層１０は、高光沢表面層１０を補強するか、かつ／またはその重量を減少させる働きのあるフィラー材料１４を含む。フィラー材料１４は、ガラス繊維、カーボン繊維、バサルト繊維、天然繊維、中空または中実ガラス微小球、繊維マット、またはこれらの組み合わせのいずれかである。繊維は、方向性または無方向性とすることができる。認識されるであろうが、高光沢層１０は、寸法精度を保持する添加物をごく一般的に含む。その種の添加物は、ごく一般的に、ガラス繊維；カーボン繊維；炭酸カルシウム、タルク、およびカーボン・ブラック等の無機粒子フィラー；ガラス微小球；カーボン・ナノチューブ；グラフェン；低収縮添加物；湿分除去剤；およびこれらの組み合わせを含む。本発明における高光沢表面層の、エッジを考慮しない代表的な厚さは、０．５から５ミリメートル（ｍｍ）までの範囲内である。実施態様によれば、高光沢表面層１０は、短い分散した繊維を含む熱硬化性ＳＭＣ上に形成される。高光沢表面は、型内の対応する高光沢表面によるか、またはその後に続く構成要素の研磨によるかのいずれかによって獲得される。高光沢のマットまたは構造化された構成要素表面は、型表面のとおりに獲得される。実施態様によれば、高光沢表面層１０は、対比色を含むか、または最終的な乗り物の塗装色の色で作られる。実施態様によれば、高光沢表面層１０は、１．４ｋｇ／ｄｍ^３より小さい、特に、１．３ｋｇ／ｄｍ^３と１．０ｋｇ／ｄｍ^３の間の低減された密度を呈する。

高光沢表面層１０の厚さは、高光沢表面層１０の表面に隆起またはその類が生ずることがないように、または認識可能となることがないように、下に横たわる構造を高い品質で覆うべく選択される。高光沢表面層１０の厚さが減じられれば、乗り物構成要素１００の重量も減じられる。しかしながら、封入プラスチック層３０の端部３２、３４が挿入される周縁領域Ｘの高光沢表面層１０の厚さＴ１が薄すぎると、端部３２、３４が挿入される周縁領域Ｘ内の高光沢表面層１０が亀裂に起因して破損する。したがって、実施態様によれば、高光沢表面層１０は、その長さにわたって非一様な厚さを有し、それにおいてその厚さは、図４および８に示されているとおり、周縁領域Ｘ内において増加する。

実施態様によれば、高光沢表面層１０の厚さＴ１は、図２、４、および８に示されているとおり、封入プラスチック層３０の端部３２、３４が挿入されるポイントから５．０ｍｍ内の領域とする領域Ｘ内において測定される。実施態様によれば、高光沢表面層１０の厚さＴ１は、１．０ｍｍと４．０ｍｍの間である。実施態様によれば、薄刃１３０３を使用するためには領域Ｘにおいて最小限３ｍｍの厚さが必要であるが、異なるグレードのＳＭＣが高光沢表面層１０の形成に使用されるときにはそれが変動する可能性もある。

実施態様によれば、高光沢表面層１０の周縁領域Ｘの厚さＴ１と最小制限厚さＴ２の間における関係は、１．１＜Ｔ１／Ｔ２となる。１．１＜Ｔ１／Ｔ２であるとき、Ｔ２は、充分にＴ１より小さい。したがって、乗り物構成要素１００の全体の重量が、高光沢表面層１０の厚さを減ずることによって減じられる。実施態様によれば、その関係が１．１＜Ｔ１／Ｔ２＜４．０であり、より好ましくは１．３＜Ｔ１／Ｔ２＜３．５であり、より一層好ましくは１．５＜Ｔ１／Ｔ２＜３．０である。実施態様によれば、高光沢表面層１０の最小制限厚さＴ２が０．５ｍｍから３．０ｍｍまでであり、より好ましくは、厚さＴ２が１．０ｍｍから２．０ｍｍまでである。

実施態様によれば、オープン・エリア・コア層２０が、オープン・エリア・コア層２０の全体的な密度が減じられるように複数の細孔２３を画定する軽量の材料から形成される。本発明に係るオープン・エリア・コア層２０は、多様な材料から形成され、それには、段ボール、板紙、紙料等のセルロース類；フェノール樹脂；ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド、ポリ乳酸、ポリベンゾイミダゾール、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂、これらのうちのいずれか１つのブロック共重合体であって、重合体または共重合体の立体規則性によらず、これらのうちの少なくとも１つが共重合体の重量における大半を構成するもの；ポリエステル、ポリウレア、ポリウレタン、ポリウレア／ポリウレタン、エポキシ、ビニルエステル等の熱硬化性樹脂；アルミニウム、マグネシウム等の金属、およびこれらのうちの任意の１つの合金であってこれらの金属のうちの少なくとも１つが合金の主要な重量を構成するもの；連続気泡または独立気泡の発泡体であるかによらず、ポリウレタン、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、またはエアロゲルから形成される発泡体が含まれる。

オープン・エリア・コア２０は、複数の細孔２４を画定する内壁材料２１を含む。細孔２４は、オープン・エリア・コア２０が発泡材料から形成されるときなどは、無秩序になることがあり、あるいは細孔がハニカム状、ダイアモンド形、正方形、三角形、平行四辺形、円形、またはこれらの組み合わせの形状になる秩序配列になることがある。互いから分離された細孔が図示されているが、壁構造２１が、いくつかの細孔の部分を画定し、また、ほかの折り畳まれた帯材と連続して作られるとき、連続する帯材の間の接触線に沿って相互に連通する細孔の配列を画定する折り畳まれた長い帯材から容易に形成されることが認識される。実施態様によれば、オープン・エリア・コア２０の少なくともいくつかの細孔２３が、少なくとも１つのほかの細孔２３と流体連通している。実施態様によれば、この流体連通が、細孔２３のうちの少なくともいくつかの側壁２１を通る横孔を形成することによって設定される。その種の孔は、オープン・エリア・コア２０の材料でオープン・エリア・コアの細孔を形成する前に、その材料に形成することが可能である。

あるいは、細孔の間の流体連通を可能にする孔を、細孔２３が形成された後に芯２０の壁２１に形成することが可能である。細孔２３のうちの少なくともいくつかの間における流体連通は、所定の細孔が潰されるか、またはそのほかの形で変形した場合に、細孔内に捕らえられた空気が別の細孔へ移動できることを確保する。より詳細に以下において述べるとおり、いくつかの実施態様においては、高光沢表面層１０に封入プラスチック層３０の端部３２、３４が挿入されてシールされたエッジが形成されるとき、芯材料のエッジ領域が潰される。その種の状況においては、シールが形成され、エッジに近い細孔２３が潰されるとき、それらの潰れた細孔の空気が横孔を介して隣接する細孔へ移動できるように細孔２３のうちの少なくともいくつか、たとえば、シールされることになるエッジの近くの細孔の壁２１に横孔を提供すると有益である。

実施態様によれば、オープン・エリア・コア層２０の壁２１によって画定される細孔２３は、オープン・エリア・コア層２０の第１の面２２と第２の面２４の間に延びる。いくつかの実施態様においては、内壁材料２１が、それらの疎水性または表面エネルギ等の特性を修正してそこへの接着を促進するべく処理される。例として述べるが、セルロース類は、吸湿性の傾向があるが、自然な状態と比べてセルロース類をより疎水性にするべくパラフィン等のワックスまたはシリコンのコーティングが容易である。あるいは、セルロース類は、クロロ酢酸との反応等の従来の反応によって容易にアルキル化される。Ｓａｒｙｍｓａｋｏｖ，Ａ．Ａ（サリンサコフ・エー・エー）ほか、Ｃｈｅｍ．Ｎａｔ．Ｃｏｍｐｄ．（ケミストリー・オブ・ナチュラル・コンパウンズ）、（１９９７）３３：３３７。同様に下塗り剤またはそのほかの腐食抑制剤を用いて金属もコーティングされる。あるいは、金属またはポリマが、表面エネルギを修正してそこへの接着を促進するべくプラズマ処理される。

本発明の特定の実施態様においては、オープン・エリア・コア層２０の第１の面２２と第２の面２４の間の最大の線形範囲に対する壁２１の厚さの比が、０．０１－１０：１の間になる。本発明のその種の実施態様においては、壁２１の厚さが０．１ｍｍから１００ｍｍまでの間の範囲にわたる。実施態様によれば、オープン・エリア・コア２０の細孔２３が充填材を含み、当該充填材は、消音発泡材、難燃材、または相変化材料のうちの少なくとも１つである。

実施態様によれば、封入プラスチック層３０は、主としてポリウレタンを含むか、またはポリウレタンが含浸されたガラス繊維のマットを有するガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）から作られる。図１に示されているとおり、封入プラスチック層３０は、オープン・エリア・コア２０の第２の面２４上に層状に重ねられる。実施態様によれば、封入プラスチック層３０は、接着剤を使用してオープン・エリア・コア２０の第２の面２４に固定される。接着剤は、ポリウレタンまたはポリウレタンプレポリマ接着剤であり、糊、湿分硬化接着剤、反応性ホットメルト接着剤、またはポリウレタン樹脂の形式とすることができる。実施態様によれば、封入プラスチック層３０とオープン・エリア・コア層２０の間のオプションの接着剤に印加される圧縮力に起因して、接着剤は、オープン・エリア・コア３０の第２の面２４と壁２１の接触時に、オープン・エリア・コア層２０の細孔２３を部分的に充填するような初期粘性を有するべく設計される。適用時の粘性が、適用温度、面の細孔の寸法、および接着剤本来の粘性を含む因子の関数となることは認識されている。第１の接着剤層の粘性は、接着剤が最終強度に達する前にオープン・エリア・コア層２０内に画定されている細孔内に接着剤が過剰に流れ込まないことを保証する。

実施態様によれば、乗り物構成要素１００の高光沢表面層１０は、内部プラスチック層４０によってオープン・エリア・コア層２０に接続される。実施態様によれば、内部プラスチック層４０は、シート・モールディング・コンパウンド（ＳＭＣ）、熱可塑性樹脂、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）、ポリウレタン（ＰＵ）、またはこれらの組み合わせから形成される。実施態様によれば、内部プラスチック層４０は、内部プラスチック層４０を補強するか、かつ／またはその重量を減少させる働きのあるフィラー材料を含む。フィラー材料は、ガラス繊維、カーボン繊維、バサルト繊維、天然繊維、中空または中実ガラス微小球、繊維マット、またはこれらの組み合わせのいずれかである。繊維は、方向性または無方向性とすることができる。認識されるであろうが、内部プラスチック層４０は、それの特性を調整するためにそのほかの添加物も含むことがある。その種の添加物は、ごく一般的に、ガラス繊維；カーボン繊維；炭酸カルシウム、タルク、およびカーボン・ブラック等の無機粒子フィラー；ガラス微小球；カーボン・ナノチューブ；グラフェン；低収縮添加物；湿分除去剤；およびこれらの組み合わせを含む。実施態様によれば、内部プラスチック層４０の構造的特性を高光沢表面層１０が引き継ぐ場合には、内部プラスチック層４０を繊維層として省略することができる。その種の状況においては、直接的なオープン・エリア・コア層２０への高光沢表面層１０の接着が、上に述べられているとおり、糊、湿分硬化接着剤、反応性ホットメルト接着剤、またはポリウレタン樹脂の形式とすることができるポリウレタンまたはポリウレタンプレポリマ接着剤等の接着剤のみによって行われる。

図に示されているとおり、封入プラスチック層３０の第１の端部３２および第２の端部３４は、封入プラスチック層３０が、強化オープン・エリア・コア層２０の第１の端部２６および第２の端部２８をカバーするように、下へ折り曲げられ、オープン・エリア・コア２０の端部２６、２８を覆って巻いている。この設計を用いると、オープン・エリア・コア層２０が、乗り物構成要素１００の外側から見えなくなり、乗り物構成要素１００の端部における審美性に優れ、追加のトリミングまたは切断等の仕上げの必要性を伴うことなく乗り物への適用に適するものとなる。さらにまた、オープン・エリア・コア２０がハニカムから、たとえば紙ハニカムから作られる場合には、封入プラスチック層３０が芯２０の端部２６、２８を覆って審美性を向上させるだけでなく、封入プラスチック層３０が、オープン・エリア・コア層２０をシールしてオープン・エリア・コア層２０内への水および湿気の浸透も防止し、これは、乗り物構成要素１００が乗り物の外装表面構成要素として使用されるとき、その種の構成要素が、しばしば雪、雨、および露に直接接触することを考えれば、特に重要である。

上に述べられているとおり、封入プラスチック層３０の第１の端部３２および第２の端部３４は、埋め込み長さＬを伴って高光沢表面層１０内に埋め込まれる。封入プラスチック層３０の端部３２、３４は、摩擦嵌めによって、または接着剤によって高光沢表面層１０内に保持される。さらにまた、それぞれの材料の熱膨張における差を解消するべく、高光沢表面層１０内の封入プラスチック層３０の端部３２、３４に可塑剤を乗せることができる。実施態様によれば、長さＬと高光沢表面層１０の厚さＴ１の間の関係は、Ｔ１×０．７＞Ｌである。この設計を用いれば、封入プラスチック層３０の第１および第２の端部３２、３４の層間剥離が防止され、オープン・エリア・コア層２０の端部２６、２８が覆われて見えなくなり、かつ外部環境からシールされる。長さＬと高光沢表面層１０の厚さＴ１の間の関係がＴ１×０．７＞Ｌであるときには、封入プラスチック層３０の端部３２、３４の挿入に起因して高光沢表面層１０が割れることがない。実施態様によれば、長さＬと厚さＴ１の間の関係がＴ１×０．５＞Ｌであり、より好ましくは、Ｔ１×０．２＞Ｌである。一方、挿入長Ｌの下限を、好ましくはＬ＞Ｔ１×０．０１とするときには、端部３２、３４が高光沢表面層３０から容易に剥離または分離することがない。実施態様によれば、挿入長Ｌの下限がＬ＞Ｔ１×０．０５であり、より好ましくはＬ＞Ｔ１×０．１である。

以下においては、挿入長Ｌをより具体的に説明する。実施態様によれば、挿入長Ｌは、０．１ｍｍから１．０ｍｍまでの間になる。言い換えると、封入プラスチック層３０の端部３２、３４が高光沢表面層１０に挿入される長さが、０．１ｍｍから１．０ｍｍまでとなる。挿入長Ｌが０．１ｍｍ以上のときには、端部３２、３４が、高光沢表面層１０から容易に剥離されない傾向を有する。さらにまた、挿入長Ｌが１．０ｍｍ以下のときには、端部３２、３４の挿入に起因する割れによって高光沢表面層１０が破壊されることがない。より好ましくは、挿入長Ｌが０．２ｍｍから０．８ｍｍまでの間であり、より一層好ましくは、０．３ｍｍから０．６ｍｍまでの間である。

実施態様によれば、封入プラスチック層２０の高光沢表面層１０と交わるところの封入プラスチック層２０の外側にシーラント５０が塗布される。シーラント５０は、封入プラスチック層２０の、高光沢表面層１０に挿入された位置における保持の補助をするとともに、さらに、オープン・エリア・コア層２０内への湿分の浸透を防止する封入プラスチック層２０と高光沢表面層１０のシールを補助する接着剤として作用する。

本発明においては、乗り物構成要素１００が、乗り物構成要素１００の厚さＴｍとオープン・エリア・コア層２０の厚さＴｃの間の関係がＴｍ－Ｔｃ＞Ｔｃ×０．２となる領域Ｚを有する。実施態様によれば、領域Ｚが乗り物構成要素１００全体を占める必要はない。乗り物構成要素１００の少なくとも一部が、Ｔｍ－Ｔｃ＞Ｔｃ×０．２を満たす領域Ｚを有していれば充分である。たとえば、図９－１２に図解されているとおり、乗り物構成要素１００の厚さＴｍは、乗り物構成要素１００の厚さであり、Ｔｃは、オープン・エリア・コア層２０の厚さである。実施態様によれば、乗り物構成要素１００がオープン・エリア・コア２０の厚さＴｃより高い厚さＴｍを有するとき、封入プラスチック層３０または内部プラスチック層４０のいずれかの上に追加の材料を用いて高光沢表面層１０とオープン・エリア・コア２０の間の空間を埋める必要がある。たとえば、乗り物構成要素１００の形状が、図９－１１に示されているとおり、内向きの突出部を有する場合には、乗り物構成要素１００のオープン・エリア・コア層２０と内側表面３６の間の空間が、封入プラスチック層３０上の追加の材料で埋められる。あるいは、乗り物構成要素１００の形状が、図１２に示されているとおり、外向きの突出部を有する場合には、オープン・エリア・コア層２０と高光沢表面層２０の間の空間が、内部プラスチック層４０上の追加の材料で埋められる。

実施態様によれば、乗り物構成要素１００が乗り物の外装表面構成要素となる。その種の乗り物の外装表面構成要素は、たとえば、ボディ構成要素、サンルーフまたはスポイラ・ルーフ等のルーフ開閉システムのカバー、ルーフ・モジュールの表面構成要素、または乗り物のライニング構造ユニットである。乗り物構成要素１００が、乗り物の外装表面構成要素となるときには、高光沢表面層１０上にＩＭＣ－ＴＯＰコーティング層を提供することができる。ＩＭＣ－ＴＯＰコーティング層は、高光沢表面層１０の外側に取り付けることができ、高光沢表面層１０とともに外側シェル層を形成する。

本発明は、上に述べられている軽量かつ弾力のある乗り物構成要素１００を製造するための方法を追加提供する。図１３Ａ－１３Ｃに示されているとおり、本発明の方法は、型１３０１、１３０２内において高光沢表面層１０とオープン・エリア・コア層２０と封入プラスチック層３０とを積み重ねることを含む。実施態様によれば、この方法は、高光沢表面層１０とオープン・エリア・コア２０の間に第２のプラスチック層４０を層状に重ねることも含む。示されているとおり、オープン・エリア・コア層２０と封入プラスチック層３０、および存在する場合には内部の第２のプラスチック層４０は、望ましい乗り物構成要素１００の長さより長い長さで提供される。

この方法は、続いて、図１４Ａおよび１４Ｂに示されているとおり、上側の型１３０１または下側の型１３０２のうちのいずれかに備えられた薄刃１３０３を使用して高光沢表面層１０内に封入プラスチック層３０の端部３２、３４を挿入する。高光沢表面層１０への端部３２、３４を挿入すると、薄刃１３０３は、同時にオープン・エリア・コア層２０と封入プラスチック層３０、および存在する場合には第２の内部プラスチック層４０を切断し、トリミングされた部分１３０４を外側に残して乗り物構成要素１００から分離する。これは、図１５Ａおよび１５Ｂに示されるような、型から形成済みのサンドウィッチ構造の乗り物構成要素を取り出した後に、審美的に適切な構成要素のエッジを獲得するためにエッジのトリミングまたは切断等を行う少なくとも１つのさらなる方法ステップが必要となる既存のプロセスとは対照的である。したがって、本発明の方法は、本発明の方法が製造工程を減じ、それによって製造スループットを増加し、製造コストを減ずることから既存のプロセスを越えた進歩である。

続いて方法は、上側の型１３０１と下側の型１３０２を合体させて押圧し、乗り物構成要素１００の形状を与える。実施態様によれば、型のキャビティに負圧が印加されて乗り物構成要素１００の成形がさらに補助される。

実施態様によれば、薄刃１３０３の侵入は、ツールによってコントロールされ、可調シムを伴うハード・ストップで侵入距離を設定することができる。さらにまた、実施態様によれば、ＩＭＣ薄層に外側表面コーティングを提供することが可能であるか、あるいは高光沢表面層１０に塗装可能なＩＭＣ薄層を備えることが可能であり、その場合にこの方法は、乗り物構成要素１００の塗装を含むことができる。さらにまた、第１の型１３０２に面する側の高光沢表面層１０にＩＭＣラッカー層を塗布し、外側表皮層をプロセスの中で形成することができる。

図１６Ａ－１６Ｃに示されている実施態様等によれば、この方法は、成形プロセスの間に高光沢表面層１０上に接着マークまたはそのほかの傷がつくことを防止するために、成形時にマスク１６０１を用いて高光沢表面層１０の端部をマスクすることを含む。

以上の説明は、本発明の特定の実施態様の例証であり、それの実施の限定を意味するものではない。以下の特許請求の範囲は、すべてのその均等も含めて、本発明の範囲を定義することが意図されている。

１０ 高光沢表面層、高光沢層
１２ 高光沢表面
１４ フィラー材料
２０ 強化オープン・エリア・コア層、オープン・エリア・コア層、オープン・エリア・コア、芯
２１ 内壁材料、壁構造、側壁、壁
２２ 第１の面
２３ 細孔
２４ 第２の面
２６ 第１の端部
２６、２８ 端部
２８ 第２の端部
３０ 封入プラスチック層
３２ 第１の端部
３２、３４ 端部
３４ 第２の端部
３６ 内側表面
４０ 内部プラスチック層、第２のプラスチック層、第２の内部プラスチック層
５０ シーラント
１００ 乗り物構成要素
１３０１ 型、上側の型
１３０２ 型、下側の型、第１の型
１３０３ 薄刃
１３０４ トリミングされた部分
１６０１ マスク
Ｌ 長さ、挿入長、埋め込み長さ
Ｔ１ 厚さ
Ｔ２ 厚さ、最小制限厚さ
Ｔｃ 厚さ
Ｔｍ 厚さ
Ｘ 領域、周縁領域
Ｚ 領域

Claims (20)

1. 乗り物構成要素ユニットであって、
   第１の面およびその反対側で対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面の間にそれぞれ延びる第１の端部およびその反対側で対向する第２の端部とを有する強化オープン・エリア・コア層と、
   前記強化オープン・エリア・コア層の前記第１の面上に位置決めされる高光沢表面層と、
   第１の端部と第２の端部とを有する封入プラスチック層であって、前記強化オープン・エリア・コア層の前記第２の面上に位置決めされ、前記封入プラスチック層が前記強化オープン・エリア・コア層の前記第１の端部および前記第２の端部を覆うように、前記封入プラスチック層の前記第１の端部および前記第２の端部が埋め込み長さをＬとして前記高光沢表面層内に埋め込まれる封入プラスチック層と、
   を含む乗り物構成要素ユニット。
2. 前記埋め込み長さＬと前記高光沢表面層の厚さＴ１の間の関係は、Ｔ１×０．７＞Ｌである、請求項１に記載の乗り物構成要素ユニット。
3. 前記埋め込み長さＬは、０．１ｍｍから１．０ｍｍまでの間である、請求項１に記載の乗り物構成要素ユニット。
4. 前記強化オープン・エリア・コア層は、六角形、円形、菱形、三角形、平行四辺形、または正方形のうちの少なくとも１つの形状のパターンの配列である、請求項１に記載の乗り物構成要素ユニット。
5. 前記強化オープン・エリア・コア層は、セルロース類、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、金属、または発泡体のうちの少なくとも１つから形成される、請求項１に記載の乗り物構成要素ユニット。
6. 前記高光沢表面層の前記厚さＴ１は、前記封入プラスチック層の前記第１の端部または前記第２の端部が前記高光沢表面層内へ挿入されるポイントから５．０ｍｍ内の領域Ｘ内において測定される、請求項２に記載の乗り物構成要素ユニット。
7. 前記高光沢表面層の前記領域Ｘの前記厚さＴ１と最小制限厚さＴ２の間における関係は、１．１＜Ｔ１／Ｔ２である、請求項６に記載の乗り物構成要素ユニット。
8. 前記厚さＴ１は、１ｍｍから４ｍｍまでの間である、請求項２に記載の乗り物構成要素ユニット。
9. 前記乗り物構成要素ユニットは、前記乗り物構成要素ユニットの厚さＴｍと前記強化オープン・エリア・コア層の厚さＴｃの間の関係がＴｍ－Ｔｃ＞Ｔｃ×０．２となる領域Ｚを有する、請求項１～５のいずれかに記載の乗り物構成要素ユニット。
10. 前記強化オープン・エリア・コア層と前記高光沢表面層の間の空間が第２のプラスチック層で埋められる、請求項１～５のいずれかに記載の乗り物構成要素ユニット。
11. 前記高光沢表面シートは、シート・モールディング・コンパウンド（ＳＭＣ）、熱可塑性シート、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）、またはポリウレタン（ＰＵ）のうちのいずれか１つから形成される、請求項１～５のいずれかに記載の乗り物構成要素ユニット。
12. 前記高光沢表面シートは、ガラス繊維、カーボン繊維、カーボン・ナノチューブ、グラフェン、無機粒子フィラー、ガラス微小球、低収縮添加物、または湿分除去剤のうちの少なくとも１つのフィラーを含む、請求項１～５のいずれかに記載の乗り物構成要素ユニット。
13. さらに、前記強化オープン・エリア・コアの細孔内に充填材を包含し、前記充填材は、消音発泡材、難燃材、または相変化材料のうちの少なくとも１つである、請求項１～５のいずれかに記載の乗り物構成要素ユニット。
14. 前記高光沢表面層および前記封入プラスチック層は、耐湿シールを形成する、請求項１～５のいずれかに記載の乗り物構成要素ユニット。
15. 請求項１に記載の乗り物構成要素ユニットを製造するための方法であって、
    合体されて型のキャビティを画定する上側部分と下側部分を有する型内において前記高光沢表面層と、前記オープン・エリア・コア層と、前記封入プラスチック層とを積み重ねることと、
    前記型の薄刃を使用して、前記高光沢表面層内に前記封入プラスチック層の前記端部を挿入し、かつ同時に前記封入プラスチック層と前記オープン・エリア・コア層とを、前記型の前記薄刃を使用してトリミングすることと、
    前記型の前記上側部分と前記型の前記下側部分とを合わせて押圧し、前記乗り物構成要素の形状を与えることと、
    を含む方法。
16. さらに、前記型のキャビティに負圧を印加して前記乗り物構成要素を形作ることを含む、請求項１５に記載の方法。
17. さらに、前記高光沢表面層１０と前記オープン・エリア・コア２０の間に第２のプラスチック層４０を層状に重ねることを含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記型の前記薄刃は、前記第２のプラスチック層もトリミングする、請求項１７に記載の方法。
19. 前記オープン・エリア・コア層と前記封入プラスチック層は、前記乗り物構成要素の長さより長い長さを有する、請求項１５または１６のいずれかに記載の方法。
20. さらに、マスクを用いて前記高光沢表面層の端部をマスクすることを含む、請求項１５または１６のいずれかに記載の方法。

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