JP2988724B2 - 複合体成形品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、柔順性を示す組織層（conformable fabri
c layer）の表面に熱可塑性ポリマーの外側表面層が付
着している熱成形された複合体シートが備わっている成
形品に関する。特に、本発明は、この複合体シートの組
織層の外側表面が硬質フォームの層に付着している上記
成形品に関する。

従来技術の説明 通常の熱成形方法が、Lubin著「複合体のハンドブッ
ク」（Handbook of Composites）、Van Nostrand R
einhold Company、1982、366−367頁に記述されてい
る。上記方法は、一般に、（ａ）熱可塑性シートをそれ
が軟化するまで加熱し、（ｂ）この軟化したシートを鋳
型の中で成形した後、（ｃ）この成形したシートを冷却
して固化させる、逐次的段階を伴っている。熱成形を用
いて熱可塑性シートを成形して大型品、例えばバスタ
ブ、流し、カヌー船体などの内部表面を生じさせる場
合、相当する厚み低下を伴って、しばしば３倍以上にま
でこのシート面積を大きく広げる。しかしながら、熱成
形を行っている間、面積および／または外形の大きな変
化を受ける熱可塑性シートの領域（例えば、この成形品
の隅および縁）は、しばしば、過剰な薄層化および不均
一な薄層化を受け、これが今度は、衝撃強度を低下させ
ると共に脆さを増大させる。このような望まれない薄層
化を補う目的で、この熱成形でより厚い出発熱可塑性シ
ートを用いることにより、上記領域の過剰補強が与えら
れている。その結果として、その成形品がより重くなる
と共に高価になる。

熱成形方法で用いるための、組織層に積層させた熱可
塑性シートが備わっている複合体シートは知られてい
る。上記材料は熱成形で有効性を示し得るが、この成形
製品の改良を行うことが望まれている、特に、その成形
した壁の薄層化を最小限にしそしてその暴露されたプラ
スチック表面が示す耐衝撃性を上昇させることが望まれ
ている。

大型品を熱成形することに関連したこの壁薄層化問題
を軽減する目的で、本発明者は、弾性を示す糸でステッ
チボンドした（stitchbonded）比較的軽量で柔順性を示
す不織繊維層に熱可塑性ポリマー層を接着させた熱成形
可能複合体シートを用い、この組織量をこの複合体シー
ト全重量の20％以下にすることで、壁の均一化がかなり
改良され得ることを見い出した。これらの複合体シート
は、熱成形中の望まれない薄層化を低下させるが、これ
らの製品が示す衝撃下の亀裂に対する抵抗力が改良され
るならば、それを用いて成形した成形品の利用度が更に
増強される。従って、本発明の１つの目的は、上記熱成
形した成形品に上昇した耐衝撃性を与えることである。

発明の要約 本発明は熱成形された改良成形品を提供するものであ
る。この品は、柔順性を示す比較的軽量の組織層の第一
表面に熱可塑性ポリマーの外側表面が付着している、熱
成形された複合体シートを含んでいる種類のものであ
る。本発明の改良に従い、この複合体シートの熱成形膨
張係数は少なくとも1.5、好適には２以上、最も好適に
は３から７の範囲であり、その柔順性を示す組織量はこ
の熱可塑性層の重量の20％以下、好適には５から15％で
あり、そして該第一表面の反対側の該組織表面が、３か
ら30cm³/gの範囲の比容積と少なくとも2.5cmの厚さを有
する硬質フォームの層に付着している。好適には、この
複合体シートは、その組織層が少なくとも5cm³/gの比容
積を有し、100から500g/m²の範囲の重量を有し、そして
それの180℃柔順率（以下に定義する）が２から９、最
も好適には４から７の範囲になるように作られている。
好適な熱可塑性層は、メタアクリル酸メチルのホモポリ
マー類およびコポリマー類で出来ている。好適な組織層
は、弾性を示す糸でステッチボンドされている不織組
織、針で縫ったフェルト、および編んだ組織から選択さ
れる。好適なフォームは、その場で生じさせた硬質フォ
ーム、特にポリウレタンポリマーの硬質フォームであ
る。

図の簡単な説明 柔順性を示す組織24（これは逆に硬質フォーム層30に
接着している）に接着している熱可塑性ポリマー層22を
含んでいる、熱成形された複合体シート20が備わってい
る、本発明の成形品10の断面図である図を参照すること
で、本発明がより良く理解されるであろう。

好適な態様の詳述 この図に示すように、本発明の改良された成形品10に
は、柔順性を示す組織24（この組織は逆に硬質ポリマー
フォーム層30に接着している）に熱可塑性ポリマーの外
側表面層22が付着している、熱成形された複合体シート
20が備わっている。この複合体は、圧縮成形もしくは真
空成形と同様に、該熱可塑性ポリマーが軟化する温度に
まで加熱したあと圧力をかけることによって熱成形され
得る。この熱成形を行っている間に圧力をかけること
で、その軟化した熱可塑性層22に接着している、その柔
順性を示す組織24が、その鋳型の外形に柔順する。この
複合体の中にその組織が存在していることで、不均一薄
層化（これは、その組織が存在していない場合、通常そ
の熱可塑性層内で生じる）が明らかに低下する。熱成形
操作では、この複合体シートが有する熱可塑性ポリマー
層の厚さが大きく低下し、そしてこのポリマー層の面積
が大きく広がる。面積膨張係数（Ｅ、以下に定義する）
が少なくとも1.5であるのが通常である。本発明の利点
は、Ｅが少なくとも２である時、特にＥが３から６の範
囲もしくはそれ以上である時、より大きくなる。

本発明に従い、このようにして熱成形した複合体シー
ト20を次に別の鋳型の中に入れる。この鋳型とその複合
体シートの側面を互いに密封して、この鋳型の壁と、そ
の熱成形した複合体シート20の組織層24との間に空洞を
生じさせる。次に、この空洞の中にポリマー材料と発泡
剤を導入する。このポリマーとその発泡剤がその場で反
応して、発泡した硬質ポリマー層30が生じると同時に、
フォーム層30が組織層24に付着するか或は接着する。

この熱成形可能複合体シートのポリマー層には通常の
熱可塑性ポリマー類が適切であるが、但しこのポリマー
の成形温度もまたその柔順性を示す組織に適切であるこ
とを条件とする。適切な熱可塑性ポリマー類の中には、
メタアクリル酸メチルのホモポリマー類およびコポリマ
ー類、特定のポリオレフィン類（例えばポリエチレン、
ポリプロピレン）、ポリハロゲン化ビニルおよびポリハ
ロゲン化ビニリデン類、ABS樹脂、ポリカーボネート類
などがある。メタアクリル酸メチルのホモポリマー類お
よびコポリマー類が好適である。

その弾性を示すステッチボンドした不織組織をその熱
可塑性ポリマー層に接着させる目的で、一時的もしくは
永久的な接着剤が用いられ得る。例えば、68070Tedlar
（商標）接着剤（E.I.du Pont de Nemours and Co
mpany製）が適切である。また、熱結合でも接着を達成
することができる。この熱可塑性ポリマー層とその柔順
性を示す組織との互いの接着は、このシートがまだ熱い
内にその組織をしっかりとそのシートに接触させること
を通して、この熱可塑性ポリマーをキャスティングする
か或は押し出してシートを生じさせた直後に行うのが最
も経済的であり得る。

この熱成形可能複合体シートが有する、柔順性を示す
軽量組織は、幅広い範囲の繊維状材料および幅広い範囲
の重さから選択され得る。この組織は、その熱可塑性層
に比較して非常に軽量であり、高いかさ（即ち低密度、
高比容積）を有するものである。この組織は通常100か
ら500g/m²（３から15オンス／平方ヤード）、好適には1
20から240g/m²（3.5から７オンス／平方ヤード）の範囲
の重量を有しており、少なくとも5cm³/gのかさを有して
おり、そしてその量は、この複合体シートの全重量の20
％以下、好適には５から15％である。それとは対照的
に、この熱可塑性ポリマー層の重量はしばしばその組織
の５から40倍であってもよく、そしてその比容積は1cm³
/g未満であってもよい。

本発明で用いることを意図した熱成形可能複合体シー
トの組織層が示す180℃の柔順率（Ｃ）は、２から９、
好適には４から７の範囲である。以下に記述する如く柔
順率を測定する。

本発明の熱成形可能複合体シートで用いるに適した柔
順性を示す組織は、その面積を極めて均一に２から９倍
上昇し得る。この組織は、この成形品の隅および縁にあ
る、通常問題となる領域で、その熱可塑性層が過剰に薄
層化するのを防止している。この柔順性を示す組織が示
す180℃の柔順率がその指定範囲外である場合、その得
られる熱成形品を深く成形すると、その隅および縁に不
適当な厚さが生じる。本発明で用いるに適切な柔順性を
示す組織（即ち、180℃で測定した柔順率が２から９の
範囲であるもの）としていくつかの種類の組織が用いら
れ得る。これらの中には、ステッチボンドした特定の不
織物、針で縫ったフェルト、編んだ組織などがある。

本発明で用いる熱成形可能複合体シートに適合してい
る特に好適な柔順性を示す組織は、本発明者の米国特許
第4,773,238号に開示されている、弾性を示すステッチ
ボンドした不織組織である。このようなステッチボンド
した組織は、室温において、その熱可塑性ポリマー層よ
りもずっと高い柔順性を示す。熱成形温度で、このステ
ッチボンドした弾性組織は、それが接着している熱可塑
性シートよりもずっと高い伸び抵抗力と流れ抵抗力を示
すようになる。このように大きな抵抗力（その熱可塑性
ポリマー層のそれに比較した）により、この熱可塑性ポ
リマー層それ自身がその鋳型の中でより均一に分布し、
それによって、その得られる成形品の薄層化が低くなる
と考えられる。同様な180℃柔順率を示す他の種類の組
織も同じ様式で機能すると考えられる。

この熱成形可能複合体シートに好適な、弾性を示すス
テッチボンドした不織組織を製造するにとって、種々の
出発材料が適切である。これらの出発材料は通常、天然
もしくは合成有機繊維から成る、かさ高い、軽く結合し
ているか或は結合していない心綿もしくはウエブであ
る。けばだてた繊維心綿、エアーレイド（air−laid）
心綿、軽く結合させたスパンボンデッド（spunbonded）
シート、水力でからませた繊維シートなどが適切であ
る。

この複合体シートの組織層を生じさせる目的で、多針
ステッチ装置を用いた通常の技術により、上述した出発
材料をステッチボンドしてもよい。このステッチ用糸で
は、本質的に如何なる強力な弾性糸も適切である。しか
しながら、この弾性糸が、この弾性組織を接着させるべ
き熱可塑性ポリマー層が示す軟化温度よりも低い軟化点
もしくは溶融点を有している場合、この糸は、覆われて
いるか或は包まれている糸の形態で存在しているべきで
ある。適切な糸には、ガラス、アラミド、ナイロン、ポ
リエステルなどの糸で覆われているか或は包まれている
スパンデックスもしくはゴムフィラメント類が含まれ
る。次に、熱成形を行っている間にこのスパンデックス
もしくはゴムが軟化するか或は溶融したとしても、この
カバーもしくはラップ糸が生き残り、そしてこれが、熱
成形を行っている間の過剰な薄層化を低くするに必要と
される力を与える。好適なステッチ用糸は、ナイロンま
たはポリエステル糸で覆われているスパンデックスフィ
ラメントで作られている。伸縮加工した（stretch−tex
tured）ナイロンまたはポリエステル糸もまた適切であ
る。通常、このステッチ用糸の量は、このステッチボン
ドした組織の重量の20％以下、好適には10％以下、最も
好適には２から５％である。

この出発材料のステッチボンド加工では数多くのステ
ッチパターンが用いられ得る。典型的には、ステープル
繊維心綿の１つの表面に１組のかみ合わせたループを生
じさせた後、もう一方の表面に、平行な１組のジグザグ
ステッチを生じさせる。別法として、このステッチ加工
（stitching）で、この心綿の長さ方向に沿って鎖ステ
ッチの列を生じさせることができる。弾性を示す糸を用
いた鎖ステッチ加工では、その列のステッチの方向にこ
の組織の長さが短くなり、そしてジグザグステッチで
は、この組織の幅と共に長さも短くなり得る。通常、1c
m当たり２から８個の針から成る範囲の間隔を有する針
を用いて、列になったステッチを挿入し、そして各列内
のステッチは通常1cm当たり１から７個の間隔を有して
いる。ジグザグステッチが好適である。張力下の弾性糸
を用いてこの心綿のステッチ加工を行った後、この張力
を解放すると、この組織面積は小さくなる（即ち収縮す
る）。このステッチボンドした組織が示す収縮はまた、
加熱するか、蒸気処理するか或は化学処理することによ
っても達成され得る。

本発明の熱成形可能複合体シートで用いるに適切であ
るには、この出発組織が示す180℃柔順率は２から９の
範囲である必要がある。この組織の柔順率が上記範囲内
である場合、これは、必要とされている通常の面積増加
に熱成形段階中の熱可塑性層を順応させるに充分なほど
大きい。また、本発明の複合体シートは、その仕上げさ
れた成形品内でその熱可塑性ポリマーが示す厚みの均一
さを有意に改良するが、相当の厚さ変動がまだ存在して
いる可能性がある。従って、本発明の複合体シートの製
造で用いるに良好な、おおざっぱなやり方は、この複合
体シートをその鋳型に柔順させる時に期待される平均面
積増加の少なくとも1.5倍に等しい柔順率を示す、柔順
性を示す組織を選択することである。

以下に示す実施例では、所望の範囲の柔順率を示す他
の組織、例えばフェルト地にした組織および編んだ組織
が、その熱成形可能複合体シートの中で、該ステッチボ
ンドした弾性組織に非常に似た性能を示すことを表す。

この複合体シートの組織が色付けされているか或は染
色されており、そしてその熱可塑性層が透明である場
合、最終的な成形品に関して、特別に興味の持たれる可
視的効果が生じ得る。

上に記述した如く調製した、熱成形した複合体シート
を、硬質ポリマーフォームに付着させることで、本発明
の成形品を完成させる。この発泡させたポリマー層は、
その成形品の熱可塑性表面が示す耐衝撃性および耐亀裂
性を改良する。この発泡層はまた、重量を余分に上昇さ
せることなく、この品に追加的堅さと強度を与える。本
発明の成形品では幅広い種類の硬質フォームが用いられ
得る。一般に、適切なフォームは、３から30cm³/gの範
囲のかさ（即ち比容積）および少なくとも2.5cmの厚さ
を有しており、そしてこれらは、その熱成形した複合体
シートに備わっているその柔順性を示す組織に容易に接
着し得る。適切な硬質ポリマーフォームにはポリウレタ
ン類、ポリスチレン類などが含まれる。鋳型内でインサ
イチューで生じ得るポリウレタンフォームが好適であ
る。

接着剤および／または熱結合が用いられているか否か
に拘らず、該熱成形可能複合体シートの熱可塑性プラス
チック層および該発泡層にその柔順性を示す組織が良好
に接着もしくは付着するのを保証する目的で、この組織
は幾らかかさ高いか或は開放された構造を有しているべ
きである。以下の実施例は上記組織を説明するものであ
る。この組織の表面にサンドペーパーをかけるか或はそ
れをけばだてることで、良好な柔順率を示す密に構成さ
れた組織でさえ満足される程その成形品の他の層に接着
し得ると考えられる。

試験操作 下記の操作に従って組織の柔順率（Ｃ）を測定する。
重さが11.4kg（25ポンド）であり直径が20.3cm（８イン
チ）である環の中に、組織のサンプルを平らに置く。こ
の組織の上面の中心部に、直径が5.1cm（２インチ）の
円を書く。直径が15.3cm（６インチ）の滑らかな金属球
にタルクの粉を付ける（組織がその球に粘着するのを避
ける目的で）。その環の中に保持されている組織をその
球の頂上の中心に位置させる。この球の頂上に位置させ
た組織によって、その環の重量を支える。このようにし
て重量を測定した組織アセンブリを熱風オーブンの中に
入れて180℃で５分間加熱するが、この間に、この組織
が膨張して少なくとも部分的にその球表面に柔順する。
この組織をそのオーブンから取り出して冷却した後、こ
の組織をその環から取り外して、最初に印を付けた円の
膨張した直径（Ｄ）を再測定する。加熱およびその環の
重量によって与えられる応力が原因となる膨張で、新し
い直径が生じる。次に、式 Ｃ＝（D²/5.1²）＝0.0384D² を用いて、180℃における柔順率を計算する。加熱段階
を削除して上記操作を繰り返すことにより、室温（即ち
20℃）の柔順率を測定する。

膨張係数（Ｅ）は、平らな熱可塑性シートに均一なシ
ート厚変化を受けさせながらそれを鋳型の壁に柔順させ
る時に理想的に要求されている、表面増加の特徴付けを
行う目的で用いられる無次元パラメーターである。例え
ば、長方形の鋳込み操作に関する係数Ｅは、式 Ｅ＝（LW＋2LH＋2WH）/LW ［式中、Ｌ、ＨおよびＷは、それぞれ、この鋳型が有す
る内部寸法の長さ、高さおよび幅として定義される］ で計算される。以下の実施例の中に報告する壁厚は、熱
可塑性層のみに関するものであり、組織の厚さを含めて
いない。Branson Co.が市販している超音波厚さ試験装
置を用いて、この熱成形した部品の「臨界」領域におけ
る厚さを測定する。「臨界」領域は、通常はこの熱可塑
性ポリマーの過剰な薄層化を避けるのが困難な領域であ
る。報告する厚さは、（ａ）底の４隅、（ｂ）底の長辺
および短辺の中央、（ｃ）この成形品の底面の中央、お
よび（ｄ）この成形複合体の「リップ」部分上の地点
［即ち、成形したプラスチック／組織複合体の上部に生
じるリップ部分（この部分は変形していない）］で測定
した平均値である。熱成形する前の熱可塑性ポリマー層
厚（Z_o）を鋳型の膨張係数（Ｅ）で割った値として、
「理想」もしくは所望の厚さ（t_i）を定義する。従っ
て、t_i＝Z_o/Eである。

cm³/gで表す、熱成形した後の熱成形複合体層の組織
が示す局所の比容積（またはかさ）（Ｂ）を、下記の
式： ［式中、 Ｔ＝cmで表す、熱成形複合体層の全局所厚、 Ｗ＝g/平方メートルで表す、成形前組織の初期重量、 Z_f＝cmで表す、熱成形した後の熱可塑性層の局所厚
（前のパラグラフで記述した如く測定）、および Z_o＝cmで表す、熱成形前の複合体の熱可塑性層の初期
厚］ を用いて計算した。この熱成形した複合体の組織面の上
に10g/cm²の圧力をかける厚さ測定ゲージを用いて、熱
成形後の全局所厚（Ｔ）を測定する。次に、この全局所
厚（Ｔ）と、成形した熱可塑性層を超音波的に測定した
厚さ（Z_f）と、の差である（Ｔ−Z_f）として、この組織
の局所厚を計算する。

直径が1/4インチ（0.64cm）の半球衝撃表面を有する1
2オンス（340g）の鋼製重りを熱可塑性表面の上に落下
させた時その表面に亀裂を生じさせるに必要とされる垂
直高を測定することによって、成形品の熱可塑性層が示
す衝撃誘発亀裂に対する抵抗力を決定する。初期落下の
高さをこの熱可塑性表面の上１インチ（2.54cm）の所に
してこの試験を始める。この落下する重りの衝撃でその
熱可塑性層の表面に亀裂が入るまで、連続して行う落下
の高さを１インチ（2.54cm）づつ上昇させる。ここに記
録する如く、この耐衝撃性は、その熱可塑性表面の中に
見いだされる亀裂を生じさせるところの、その重りを落
下させる高さに等しい。全ての試験を、この成形品の厚
さを予め測定した位置で行った。

実施例 以下に示す実施例は本発明を説明するものである。こ
こに報告する結果は典型的であると考えられ、行った実
験の全てを構成しているものではない。これらの実施
例、表および図の中で、本発明のサンプルをアラビア数
字で識別し、そして大文字で識別するものは、本発明外
の比較サンプルである。

実施例１は、本発明に従う好適な複合体シートを熱成
形した時有利に生じる、壁厚薄層化の有意な低下を示す
ものである。実施例２は、複合体の中に異なる種類の組
織が備わっている本発明の成形品の製造を説明するもの
であり、これらの品に耐衝撃性を与える利点を示すもの
である。各実施例において、本発明のサンプルと比較す
る目的で、本発明サンプル以外のサンプルを本発明のサ
ンプルと同じ条件下で熱成形する。

実施例１ この実施例は、本発明に従って作成した複合体シート
を用いることで生じる、過剰な壁薄層化が有利に低下す
ることを説明するものである。弾性を示すステッチボン
ドした不織組織にポリメタアクリル酸メチル（PMMA）層
を接着させた複合体シートを用いて、上記有利さを示
す。

機械方向に１インチ当たり11.5個のステッチ（4.5個/
cm）で挿入されている14ゲージ（横機械方向に１インチ
当たり14個の針または5.5個/cm）の２本バーLibaステッ
チ加工機を用いて、ステッチボンドした組織を調製し
た。44dtex（40den）の13フィラメント加工ナイロン糸
で単一ラップした22dtex（20デニール）の126型Lycra
（商標）スパンデックス（E.I.du Pont de Nemours
and Companyが市販）のステッチ用糸（MacField Te
xturing Inc.、Madison、North Carolinaが市販）
は、水力でからませた1.5dtex（1.35den）で3.8cm（1.5
インチ）長のポリエステルステープル繊維で構成されて
いるSontara（商標）8000型スパンレースド（spunlace
d）ウエブの繊維層（E.I.du Pont de Nemours and
Companyが市販）の中に、そのフロントバーで１−
０、０−１鎖ステッチの繰り返しステッチパターンを生
じ、そしてそのバックバーで１−０、２−３「ロングフ
ロート（long float）」ジャージーステッチを生じ
た。（通常のタテメリヤスステッチ表記法を用いてステ
ッチの識別を行う）。

このようにして調製した、ステッチボンドさせた組織
のサンプルを、沸騰水の中に10分間浸漬させた後、空気
乾燥させた。この組織は、その縦方向に、それの元の長
さの約70％にまで縮み、そしてその横方向に、それの元
の幅の約40％にまで縮んだ。この得られる組織は、縦方
向および横方向で、それぞれ約162％と365％のグラブ引
張り破壊伸び（ASTM Ｄ 1117）を示した。このように
して調製した組織の室温柔順率は5.6であり、そして180
℃の柔順率は6.1であった。

その収縮した組織サンプルを、Ｇ−8070 Tedlar（商
標）接着剤を用い150℃で、長さが61cm（24インチ）で
幅が41cm（16インチ）で厚さが0.318cm（0.125インチ）
のLucite（商標）XLポリメタアクリル酸メチル（PMMA）
熱可塑性ポリマーに接着させた。［Tedlar（商標）およ
びLucite（商標）はE.I.du Pont de Nemours and
Companyが市販している］。この得られる複合体の95.7
重量％はPMMA層であり、そして4.3重量％は組織であっ
た［重さが6.8g/m²（0.2オンス／平方ヤード）未満であ
る接着剤は加えていない］。全体で、この複合体の重量
は4.5kg/m²（10ポンド／平方ヤード）以上であった。

このようにして調製した複合体（サンプル１）を180
℃のオーブン内で10分間加熱した後早急に、この複合体
の組織表面をその鋳型の壁に向けながら真空成形した。
サンプル１の複合体と同じ大きさと重量を有しているが
組織をそれに接着させていないPMMAシートを用いて、比
較品であるサンプルＡの熱成形を行った。この鋳型に
は、長さが28cmで幅が22cmで深さが15cmの寸法を有する
空洞が備わっており、その膨張係数は3.50であった。結
果を表１に要約する。

表１で分かるように、このPMMA層に関する理想厚
（t_i）は0.91mm（0.036インチ）であった。熱成形した
比較サンプルＡの隅、縁および底中央における「臨界」
領域内の厚さは、その所望理想厚の22、56および58％の
みであった。これは、これらの領域でその熱可塑性PMMA
層が極めて過剰にそして不均一に薄層化したことを反映
している。それとは対照的に、本発明の熱成形した複合
体サンプル１が示す同じ「臨界」領域内の厚さは、それ
ぞれ、その理想厚の81、92および103％であった。弾性
を示すステッチボンドした不織組織が備わっている本発
明に従う複合体で生じる、その熱成形品の臨界領域にお
ける壁の薄層化は、ずっと均一であり望ましいものであ
った。

サンプル１の熱成形複合体シートを更に処理して、そ
れを硬質フォームに付着させた。この熱成形したサンプ
ルを、この熱成形品の外側寸法よりも約２インチ（5c
m）大きい内部寸法を有する、上が開いている合板箱の
中に入れ、その結果として、この品の外側表面とその箱
の内側との間の間隙を約１インチ（2.5cm）にした。こ
の箱の壁とその熱成形品の組織表面との間の間隙空間の
中に、ウレタンフォームを注入した。硬化させそしてそ
の成形品をその箱から取り出した後のフォームは、その
熱成形した複合体に永久的に接着していることが確認さ
れた。この硬質フォームを用いることにより、全重量の
上昇を非常に小さくしながら非常に小さいコストで、こ
の製品の追加的強度と耐衝撃性が得られる。

実施例２ この実施例２は、この複合体内に異なる種類の組織が
備わっている本発明の成形品の製造を説明するものであ
り、本発明外のサンプルに比べて耐衝撃性および厚さ調
節に優位さを有することを示すものである。

本発明のサンプル２、３および４の各サンプルに関し
て、（ａ）組織を調製し、（ｂ）この組織をポリメタア
クリル酸メチル（PMMA）層に接着させることで複合体シ
ートを生じさせ、（ｃ）この複合体シート加熱した後、
試験鋳型の中で熱成形し、そして（ｄ）この熱成形した
複合体を硬質フォームに付着させる。本発明の各熱成形
複合体シートサンプルのための比較サンプルを調製する
（それぞれ比較サンプルＢ、ＣおよびＤ）。各比較サン
プルを本発明のサンプルと同じ条件下で熱成形したが、
この比較サンプルにはそのPMMA層に接着させた組織が備
わっていない。

本発明のサンプルおよび比較サンプルの各々を製造す
る時、３種の異なる組織の各々と一緒に0.292cm（0.115
インチ）のPMMA層を用いた。

サンプル２の組織は、実施例１のサンプル１の弾性を
示すステッチボンドした不織組織と同じ構造のものであ
った。このステッチボンドした組織の重量は185g/m
²（5.5オンス／平方ヤード）であり、20℃の柔順率は6.
3であり、180℃の柔順率は7.8であり、その厚さは0.198
cmであり、そしてそのかさは10.7cm³/gであった。

サンプル３の組織は、3.3dtex（3den）であり長さが
7.6cm（３インチ）のポリエステルステープル繊維をけ
ばだたせてクロスラッピング（cross−lapping）するこ
とで重量が102g/m²（３オンス／平方ヤード）の心綿を
生じさせた後、Diloニードラー（needler）を用い、こ
の心綿を38.8貫入（penetrations）/cm²（250貫入／平
方インチ）で針縫いすることによって生じさせた、138g
/m²（4.0オンス／平方ヤード）のフェルトであった。こ
のフェルト地にした組織が示す20℃の柔順率は2.0であ
り、180℃の柔順率は2.9であり、その厚さは0.295cmで
あり、そしてかさは21.3cm³/gであった。

サンプル４の組織は、550dtex（500den）のウール糸
を用いて作成した18ゲージで7.1コース/cm（18/イン
チ）の円形ニット組織であった。このニット組織の重量
は155g/m²（4.6オンス／平方ヤード）であり、20℃の柔
順率は2.2であり、180℃の柔順率は3.0であり、その厚
さは0.283cmであり、そしてそのかさは18.3cm³/gであっ
た。

各組織をそのPMMA層に接着させる目的で、このPMMA層
を最初に溶媒接着剤［Industrial Polychemical Serv
ice of Gardenia、California製Weld−ON 16（商
標）］でコートした。次に、このコートした表面の上に
該サンプル組織を置いた。この組織とPMMA層を一緒に軽
い圧力下で５から10分間保持した後、次の熱成形を行う
に先立って24時間硬化させた。この接着剤組成物の約10
％は合成アクリル系樹脂であり、45％は塩化メチレンで
あり、そして45％はメチルエチルケトンであった。

このサンプルを、180℃に加熱したオーブンの中で15
分間予熱した後、実施例１と同様に、長さが15.2cm（６
インチ）で幅が15.2cmで深さが7.6cm（３インチ）の空
洞が備わっておりそして約4.0の膨張係数を有する鋳型
内で、このサンプルを真空成形することにより、熱成形
を行った。熱成形を行った後、この熱成形した複合体の
４つの異なる位置、即ちこの成形複合体の底中央、この
成形複合体の側面の垂直中心ラインに沿って、上から2.
54cmの所と底から2.54cmの所、並びにこの成形した複合
体の平らなリップに沿って、この熱成形層の厚さ、この
組織の全厚および重量、並びにこの組織のかさを測定し
た。その測定結果を以下の表２に要約する。

表２に要約した結果は、積層することでその組織の比
容積（かさ）が減少することを示している（リップに関
する測定値を注目）。熱成形を行っても一般に、組織か
さの有意なさらなる低下は生じない。熱成形を行った後
の本発明のこれらのサンプルが示す組織かさはまだ5cm³
/g以上であることを注目されたい。このかさ以上である
ことを確保するには、この組織の初期かさは一般に少な
くとも8cm³/g、好適には少なくとも10cm³/gである。

熱成形を行った後、実施例１に記述したのと同じ一般
的操作を用いて、この成形した複合体をポリウレタンフ
ォームに接着させた。General Latex and Chemical
Corp.、Ashland、Ohioが市販しているVultafoam（商
標）を用いた。Vultafoam（商標）は、ポリウレタンフ
ォームを生じる２成分系である。この第一成分はメチレ
ン−ビス（４−フェニルイソシアネート）とそれらのい
くらか高級なオリゴマー類であり、これらが、ポリオー
ル類のブレンド物である第二成分と反応する。このポリ
ウレタンを用いて、各熱成形複合体の回りに厚さが5.1c
m（２インチ）の硬質フォーム層を生じさせた。各サン
プルのフォーム密度は平均で約0.11g/cm³（７ポンド／
立方フィート）であった。

上に記述した本発明の成形品に加えて、そのフォーム
層なしの比較サンプルも調製した（サンプルＢ、Ｃおよ
びＤはそれぞれ本発明のサンプル２、３および４のため
の比較サンプルである）。各熱成形中に組織を用いてい
ない、さらなる２つの比較サンプルを調製し、ここで、
サンプルＥにはフォームが備わっておらず（即ち単に熱
成形したプラスチックのシート）、そしてサンプルＦ
は、フォーム層が備わっている熱成形した熱可塑性シー
トであった（即ちサンプルＦにはフォーム層が備わって
いる）。これらのサンプルの、種々の厚さを示す位置
で、これらのサンプル各々に関する衝撃下の耐亀裂性を
測定した。これらの測定結果を以下の表３に要約する。

この熱成形構造物の中に組織を含めていない場合、フ
ォームを用いても追加的耐衝撃性がほとんど得られない
ことを注目されたい（比較サンプルＥ対Ｆ）。更に、フ
ォーム下地なしで組織が備わっている熱成形構造物は、
組織が備わっていないフォームの有り無しの熱成形構造
物に比較して有意な改良を与えていた（比較サンプル
Ｂ、ＣおよびＤ対ＥおよびＦ）。しかしながら、本発明
の成形品の如く、組織と硬質フォームの両方が存在して
いる場合、驚くほど大きな、明らかな相乗性を示す、耐
亀裂性の優位さが得られる（サンプル２、３および４対
サンプルＢ、ＣおよびＤ）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】柔順性を示す比較的軽量の組織層の第一表
   面に熱可塑性ポリマーの外側層が付着しており、該組織
   層が該第一表面の反対側の第二表面を有しており、該第
   二表面が３から30cm³/gの範囲の比容積と少なくとも2.5
   cmの厚さを有する硬質フオーム層に付着している熱成形
   複合体シートからなる成形品であって、該複合体シート
   の熱成形面積膨張係数が少なくとも2.0であり、該組織
   層が、弾性を示す糸でステツチボンドされた不織組織で
   あるか、針で縫ったフエルトであるか、或は編んだ組織
   であって、少なくとも5cm³/gの比容積、100から500g/m²
   の範囲の重量および２から９の範囲の180℃柔順率を有
   しており、そして該熱可塑性層の重量の20％以下の重量
   を有していることを特徴とする成形品。
2. 【請求項２】該膨張係数が３から６の範囲であり、該柔
   順率が４から７の範囲であり、該組織重量が該複合体シ
   ートの全重量の５から15％の範囲であり、該組織層が弾
   性を示す糸でステツチボンドされた不織組織であり、該
   熱可塑性ポリマーがメタアクリル酸メチルのホモポリマ
   ーもしくはコポリマーであり、そして該硬質フオームが
   ポリウレタンである、請求の範囲１に記載の成形品。