JP4234793B2 - 乗り物用構造材料 - Google Patents

Description

技術分野：
本発明は、少なくとも２枚のプレートを含み、プレートの少なくとも１枚が、第２のプレートに対向する表面上に、静電気蒸着（electrostatic deposition）によって、ファイバフロックで被覆されている種類の、形成可能なサンドイッチ材料からなる、乗り物用構造材料に関する。したがって、この材料は、プレートに対して主に垂直方向に配設され、且つ各プレート上のバインダ（binder）によってこれらのプレートに固定された中間ファイバを有する２つのプレートからなる。
従来技術：
種々のタイプのサンドイッチ材料が数多く知られている。それらは典型的には２枚のシートまたはプレートからなり、その間により柔らかな種類の材料が配設されている。シートまたはプレートは、同じまたは異なる材料からなり得、それらの間の材料は均質または合成であり得る。サンドイッチ材料はしばしば、その重量と比べて剛性且つ強固であり、とりわけ建築材料および梱包材料等として使用される。
特別なタイプのサンドイッチ材料が、EP 0333685に説明されている。この材料の場合、導電性の鋼またはアルミニウム等のプレートが、外部材料として使用されるが、それに対して、それらの間の材料は、フロッキング加工として公知の、静電気蒸着により構成されたファイバからなる。フロッキング加工が施される前に、ファイバは、１ｍｍのオーダーのサイズを有する適切な長さに切断され、電場に導入され、それにより、帯電状態となり、好適には接地されるプレートによって引き寄せられる。この接地されたプレート上にバインダが付与され、素早く静電場を通過したファイバが、プレートに引き寄せられて、ファイバは直立位置でプレート上に落ち、バインダ内に固定される。バインダは最終的に硬化され、ファイバからなるベルベット状の表面から、固定されなかったファイバを除去する。本特許によると、２枚のプレートがファイバフロックで被覆され、相互に押圧され得、それにより、ファイバが互いの間に押し込まれる。互いにプレートを取り付けるために、接着剤片または接着剤断片が、フロックされた表面に付与され得る。しかし、本特許によると、一方のプレートだけをフロック加工してもよく、その場合、バインダの膜を他方のプレート上に付与し、サンドイッチ材料を合わせて保持することが必要になる。
サンドイッチ材料は、アルミニウムまたは鋼等の導電性のプレート、あるいはプラスッチクシートなどの他の非電導性の材料で形成される。しかし中間フロックは、ナイロンファイバ等の非導電性材料からなる。
このラミネートまたはサンドイッチ材料は、破損することなく種々の方法で形成され得る。材料は、その厚さと比べて非常に軽量であり、且つ高い機械的強度を有する。
技術的問題：
上述のおよび他の公知のサンドイッチ材料は多くの利点を有するが、それにもか関わらず、組成物の大部分が有機材料からなるという欠点を有する。つまりこれが意味するのは、材料がとりわけ長時間の高温には適さないということである。ナイロンファイバまたは他の好適なポリマー材料は、約１００℃で溶融し、したがってこの材料は、その特性を維持するために、実質的に低い温度で使用する必要がある。このことにより、この材料の用途が制限される。例えば、塗装は２００から３００℃の温度で行われるので、塗装の必要がある自動車の細部には使用し得ない。公知の材料における別の問題は、それらが異なる材料から形成されているために、環境に優しくないという点にある。
解決手段：
したがって、軽量で、形成可能で、適切な剛性および弾性等の機械特性を有し、とりわけ耐熱性の自動車の構造材料として、サンドイッチ構造材料を提供することが長く望まれてきた。本発明によると、少なくとも２枚のプレートを含み、プレートの少なくとも１枚が、フロッキング加工として公知の静電気蒸着によって、第２のプレートに対向する面上、あるいは両面面上を、ファイバで被覆され、実質的に金属性材料からなるファイバを含む、形成可能なサンドイッチ材料が提供される。
本発明によると、ファイバが、ステンレス鋼、アルミニウムまたは何か他の金属性材料もしくは合金からなるのが適している。
本発明によると、サンドイッチ材料のプレートが、ファイバと同じ材料から、または何か他の金属性材料から形成され得る。
本発明によると、プレートおよびファイバ両方の材料がステンレス鋼からなり、プレートの厚さが０．４〜０．０５ｍｍの間であり、ファイバの長さが約１〜３ｍｍであり、その厚さが約８〜３０マイクロメートルであるのが適している。
アルミニウムファイバの厚さが、３０から５０マイクロメートルの間であり得る。
本発明によると、両方のプレートが、他のプレートに対向する面上をファイバで覆われ得る。
本発明によると、１つのプレートのみがファイバで被覆されるのに対して、他のプレートが接着剤の薄い層を付与されることもまた可能である。
本発明によると、サンドイッチ材料が、中間フロックを有する、２を超える個数のプレートを含み得る。
本発明によるサンドイッチ材料は、ボンネット、ブートリッド（boot lid）、ルーフ（ハードトップ）、音吸収プレート等として使用されるのが適している。
本発明による材料が自動車のルーフとして使用される場合、ラミネートの、乗り物の内側に対向する表面上にも好適にフロック加工を施し得る。
上記のように、材料が、例えば自家用車等の、自動車のルーフとして使用され、材料がステンレス鋼を含む場合、ルーフの外側に対向する面を塗装せずに済ませ、その代わりに、適切なパターンに研磨処理またはエンボス加工が施され得る。
図面の説明：
本発明による形成可能なサンドイッチ材料の断面を示す添付の図面と共に、以下に本発明をより詳細に説明する。
詳細な説明：
図面は、本発明による材料の形成された部分の断面を示す。材料は２つの外部プレート１および２からなり、プレート１および２は好適には、鋼、アルミニウムまたは何か他の金属性材料からなり得る。これらのプレート１および２が好適にはこの材料からなるものの、本発明は、充分な強度を有する他の材料、例えば何らかのプラスチック材料をも含む。プレート１および２は、同じ材料からなる必要はない。プレートがステンレス鋼からなる場合、０．２ｍｍのプレートの厚さが好適であり、良好な形成性が得られる。しかしこれらのプレートは、例えば０．０５ｍｍから最大０．４ｍｍまで、上記よりも知覚可能に薄くまたは厚くなり得る。ラミネートに対向するプレートの内側に、接着剤の薄膜３および４が配設されている。これらの接着剤膜３および４は、その内部が金属性ファイバ５からなる、ラミネートを一体に維持する。
サンドイッチ材料の製造中に、まずプレートの１つがその上を接着剤で被覆され、金属ファイバ５がこのプレート上にフロックされる。バインダの硬化の後、第２のプレートが、バインダが供給された表面を有する、直立した金属ファイバ５の上端に付与される。ファイバ５はフロッキング加工法によって付与されるので、静電場によって表面に誘引され、サポートと比べて直立したポジションを維持する。サポートは通常接地しているので、ファイバは静電場においては正の電荷を与えられる。ファイバはサポートに接すると放電し、したがって後続の帯電したファイバの障害にならない。したがってファイバは互いに非常に接近し得る。その中にファイバが固定され得る接着剤は、異なる種類であり得るが、エポキシ接着剤が多くの場合で好適である。上記ファイバは金属性材料からなるものであるが、本発明は複数の異なる材料ファイバの混和（admixing）も含む。
一方のプレート、例えばプレート２がフロックで覆われ、バインダが硬化されている場合、バインダからなる膜３で被覆された他方のプレート１を、ファイバの突出した端部に配設される。最後に配設されたプレート１上のバインダ３の硬化の後、サンドイッチ材料は完成し、例えばコールドプレス（cold pressing）によって、種々の形状に形成され得る。
複数のプレートからなるラミネート材料が望まれる場合、すでにフロックされたプレートを、図示したラミネートの外側に付与し得る。このラミネートは接着剤層を与え、かつ、プレスする必要がある。当然、図示したサンドイッチ材料を、１つまたは２つの更なる面上にフロックすることが可能であり、それが望まれる場合、後で得られたフロッキング加工部（flockings）に、さらにプレートを配設することが可能である。
上述のように、種々の材料が、本発明によるサンドイッチ材料に含まれ得るが、環境の点から見ると、同じ材料をファイバおよびプレート材料の両方に使用するのが好適である。溶融されたときに、溶融物が均質になるので、このことが材料の再利用を促進する。一方で、サンドイッチ材料に異なる材料を使用することに派生する合金は、異なる目的にも使用され得る。材料が溶融された場合、バインダ内に存在する有機材料は、燃焼ガスとして散逸する。
プレート上のファイバの密度は、１０から３０ファイバ／ｍｍ²の間を変動し得るが、８マイクロメートルの厚さに対して、２５から３０ファイバ／ｍｍ²の値が好適である。材料内のファイバの重量は、好適には２４５ｇ／ｍ²から３５０ｇ／ｍ²である。約３０マイクロメートルのファイバ厚に対して、適切なファイバ密度は３から１０ファイバ／ｍｍ²である。
本発明によるサンドイッチ材料は、一定の範囲内で変動し得る。より高い剛性の材料が望まれる場合、薄いプレートおよび多量のファイバを使用すればよく、それに対してより弾性のある材料が望まれる場合には、より厚いプレートおよびより少量のファイバが使用され得る。プレートの厚さのばらつきは小さく、１０分の数ミリメートル内で変動する。材料は通常、同じ重量を有する従来のプレート材料よりも６から８倍の堅さであり、このことにより大きな構造上の利点が得られる。本発明による材料の重量は、同じ厚さを有する従来のプレート材料と比べて、半分未満である。
軽量、高い硬度および耐温度性（temperature resistency）のために、本発明の材料を、自動車などの乗り物のボディ部品として使用するのが特に適している。一例として、ハードトップとして知られている自家用車の解放可能な（releasable）ルーフが、今日では通常ＳＭＣ材料（グラスファイバ強化ポリエステル）から製造されるが、その重量は今日約３３ｋｇであり、それに対して本発明による材料を含む同じハードトップの重量は、１０から１２ｋｇである。これらの解放可能なハードトップはこのように大きい重量を有するので、２人でないと除去または交換を行うことができないが、これに対して本発明による材料を使用すれば、それらの作業を１人で行うことが可能である。
本発明の材料をいわゆるハードトップに使用する場合、この材料はコンパートメントに対向する面上にフロックすることができ、そのためルーフの内側に、クロス（cloth）による被覆または他の装飾を必要としない。このことがまた、ファイバを損傷することなく、自動車の塗装では一般的な、高温でのルーフの塗装を可能にする。しかし、ステンレス鋼が使用される場合、ルーフの外側の塗装は省略してもよく、代わりに適切なパターンに研磨または押圧（impress）することが可能である。
本発明による材料は、音吸収性でもあり得る。したがってそれは、特に大型の乗り物において、エンジン近傍に配置される音吸収プレートとして、または自家用車の従来のエンジン上のボンネットとして使用され得る。それはエンジン自身を覆うケーシングとしても使用され得る。
軽量および高い剛性のために、材料は自家用車または他の自動車のブートリッドとして使用されるのが非常に適切である。上述のように、異なる自動車の種類および異なる用途に応じて剛性および弾性の両方を変えることができる。
本発明によると、対応する従来タイプの材料と比べて、非常に軽量であり、必要な部品の数が減少する、つまり、工具コストが削減し、設計から製造までの時間が短縮する、材料が提供される。
本発明は、説明した実施形態に限定されず、請求の範囲内で種々に改変し得る。

Claims (11)

1. 乗り物用構造材料であって、少なくとも２つのプレート（１、２）を含み、該プレートの少なくとも１つが、他のプレートに対向する面が、あるいは両面が、静電場によってファイバ（５）が該面の少なくとも１つに誘引される工程を包含するフロッキング加工法によって付与されるファイバ（５）で被覆され、該ファイバ（５）が実質的に金属性材料からなることを特徴とする、構造材料。
2. 前記ファイバ（５）がステンレス鋼、アルミニウムもしくはそれらの合金からなることを特徴とする、請求項１に記載の構造材料。
3. 前記プレート（１、２）が、前記ファイバ（５）と同じ材料からなることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の構造材料。
4. 前記プレート（１、２）および前記ファイバ（５）両方の材料が、ステンレス鋼からなり、該プレート（１、２）の厚さが０．４から０．０５ｍｍの間であり、該ファイバ（５）の長さが約１から３ｍｍであり、その厚さが約８から３０マイクロメートルであることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の構造材料。
5. 前記ファイバ（５）がアルミニウムからなる場合、その長さが約１から３ｍｍであり、厚さが約３０から５０マイクロメートルであることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の構造材料。
6. 前記プレート（１、２）の両方の、他のプレートに対向する面が前記ファイバ（５）で覆われることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の構造材料。
7. １つの前記プレート（２）のみが前記ファイバ（５）で被覆されるのに対して、前記他のプレート（１）が接着剤の薄い層（３）を付与されることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の構造材料。
8. 中間フロックを有する、２枚より多い個数のプレートを含むことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の構造材料。
9. ボンネット、ブートリッドまたはルーフ（ハードトップ）音吸収プレート等として使用されることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の構造材料。
10. 前記材料が自動車のコンパートメント内で、例えばルーフとして使用される場合、ラミネートの、乗り物の内側に向いた面上にもフロック加工が施されることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の構造材料。
11. 前記プレート材料がステンレス鋼からなる場合、ルーフの外側に向いた面を塗装せずに、適切なパターンに研磨処理またはエンボス加工を施すことを特徴とする、請求項１０に記載の構造材料。

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