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技術 角隅部が強化されたサンドイッチ構造から物体を製造するための方法およびこのタイプの物体

出願人 フィッツホールディングベーフェー
発明者 デフロート、マルティン、テオドー
出願日 2008年5月21日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2010-509284
公開日 2010年8月19日 (10年6ヶ月経過) 公開番号 2010-527813
状態 特許登録済
技術分野 曲げ・直線化成形、管端部の成形、表面成形 プラスチック等のライニング、接合 積層体(2)
主要キーワード 輸送手段用 サンドイッチ材料 コアウェブ プレスパネル 長手方向面 重量特性 繊維強化プラスチックパネル プラスチック要素
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年8月19日)のものです。
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図面 (10)

課題・解決手段

本発明は、2つのカバー層(16)(そのうちの少なくとも1つがプラスチックカバー層である)間に配置される熱可塑性コア層(18)を含むサンドイッチ構造から作製される物体角隅部を製造し、かつそれを強化するための方法に関し、本方法は、2つの物体部分間に角隅部を含む物体を形成する工程と;さらなる繊維強化熱可塑性層(26)がコア部分(24)の露出された表面を実質的に覆うように、角隅部に適合させた形状を有する熱可塑性のコア部分(24)およびさらなる繊維強化熱可塑性層(26)を角隅部に位置決めする工程と;サンドイッチ構造のカバー層(16)をさらなる繊維強化熱可塑性層(26)に結合する工程とを含む。

概要

背景

ある角度をなす複数の物体部分を含む熱可塑性サンドイッチ構造から物体を製造する方法が、当該技術分野で公知である。例えば、欧州特許第431,669号明細書には、少なくとも2つの表面または物体部分の法線が互いにある角度をなす熱可塑性のサンドイッチ材料から物体を製造するための方法が開示されている。この公知の方法は少なくとも、金型を用いて、2つの表面間の角隅部の仮想折り目の長さに少なくとも相当する距離にわたって、熱可塑性のサンドイッチ材料の表面の1つの一部を軟化する工程であって、金型が、少なくとも部分的に熱可塑性のサンドイッチ材料の上層プレスされる工程と、軟化された表面が結果として角隅部の内側に来るように上記の折り目を軸に熱可塑性材料の2つの表面を折り曲げる工程とを含む。

この方法により、互いにある角度をなす2つの表面を有する物体が得られ、その際、サンドイッチ材料の軟化された上層の過剰な材料が角隅部の内側に存在し、折り曲げ位置におけるコア発泡体内に溶け込む。これにより、過剰な材料が突出するのを防ぐことにより、申し分のない折り目または角隅部が確実に得られる。

当該技術分野で公知のこのような物体の欠点は、繊維強化上層が折り曲げられる結果、角隅部の位置においてその強度が低くなることである。特に、角隅部の外側における衝撃強度ならびに剛性および/または強度は不十分なものである。

通常、ハニカムパネルなどの、熱硬化性コア層および熱硬化性カバー層ベースとするサンドイッチ構造については、形成されるべき角隅部の位置において、カバー層および、必要に応じて、ハニカムが除去され、ハニカムに埋め込み用化合物(potting compound)が充填され、残りの埋め込み用化合物は曲げ作業の後に除去され、その後、このユニット硬化される。このような充填作業は、(このようなサンドイッチ構造が実際には軽量の用途向けであるにもかかわらず)重量を大幅に増加させるだけでなく、(局所的な)剛性および強度もわずかに高めるに過ぎない。

さらに、サンドイッチ構造が互いに結合されるとき、アルミニウム押し出し部品が用いられることが多く、および/またはストリップサンドイッチパネルから局所的にそぎ取られ(milled off)、そこに結合されるべきサンドイッチパネルの上端が設置される。上述した結合部は、重量を大幅に増加させたり、または強度および剛性を局所的にかなり低下させたりする。

概要

本発明は、2つのカバー層(16)(そのうちの少なくとも1つがプラスチックカバー層である)間に配置される熱可塑性のコア層(18)を含むサンドイッチ構造から作製される物体の角隅部を製造し、かつそれを強化するための方法に関し、本方法は、2つの物体部分間に角隅部を含む物体を形成する工程と;さらなる繊維強化熱可塑性層(26)がコア部分(24)の露出された表面を実質的に覆うように、角隅部に適合させた形状を有する熱可塑性のコア部分(24)およびさらなる繊維強化熱可塑性層(26)を角隅部に位置決めする工程と;サンドイッチ構造のカバー層(16)をさらなる繊維強化熱可塑性層(26)に結合する工程とを含む。

目的

本発明の目的は、上述した欠点を軽減し、および/または他の方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

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請求項1

2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つがプラスチックカバー層である)間に配置されるコア層を含むサンドイッチ構造から作製される物体角隅部を製造し、かつそれを強化するための方法であって、・2つの物体部分間に角隅部を含む物体を形成する工程と;・さらなる繊維強化熱可塑性層コア部分の露出された表面を実質的に覆うように、前記角隅部に適合させた形状を有する熱可塑性のコア部分およびさらなる繊維強化熱可塑性層を前記角隅部に位置決めするための工程と;・前記サンドイッチ構造のカバー層を前記さらなる繊維強化熱可塑性層に結合する工程とを含む方法。

請求項2

前記サンドイッチ構造の前記少なくとも1つのプラスチックカバー層が、繊維強化カバー層、好ましくは繊維強化熱可塑性カバー層である請求項1に記載の方法。

請求項3

前記プラスチックカバー層が前記角隅部の内側を画定し、前記さらなる繊維強化熱可塑性層が前記プラスチックカバー層に結合される請求項1または2に記載の方法。

請求項4

a)所定の形状を有する凹部が角隅部の位置においてサンドイッチ構造に形成されるように、2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つがプラスチックカバー層である)間に位置するコア層を含む前記サンドイッチ構造の2つの部分間に角隅部を形成する工程と;b)前記凹部の所定の形状の面を補完する形状を有する面を有する熱可塑性のコア部分と、少なくとも1つの繊維強化熱可塑性カバー層とを含む強化要素を前記凹部に充填する工程と;c)前記強化要素の前記繊維強化熱可塑性カバー層を、前記サンドイッチ構造のカバー層に結合する工程とを含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。

請求項5

前記サンドイッチ構造の前記コア層が熱可塑性材料を含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。

請求項6

前記サンドイッチ構造の前記コア層および/または前記熱可塑性のコア部分が、熱可塑性発泡体層を含む請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。

請求項7

前記サンドイッチ構造が、2つの繊維強化熱可塑性カバー層を含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。

請求項8

前記強化要素が細長い形状を有し、その長手方向側に繊維強化熱可塑性カバー層が含まれる請求項4〜7のいずれか一項に記載の方法。

請求項9

前記強化要素に、前記サンドイッチ構造の前記カバー層の1つに平行に延在する1つまたは複数の固定縁部が設けられる請求項4〜8のいずれか一項に記載の方法。

請求項10

前記固定縁部が、前記強化要素の前記繊維強化熱可塑性カバー層と一体である請求項9に記載の方法。

請求項11

前記方法、特に請求項4に記載の工程a)が、1)2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つが繊維強化熱可塑性カバー層である)間に位置する熱可塑性のコア層を含むサンドイッチ構造を設ける工程と;2)形成されるべき前記角隅部の位置において前記サンドイッチ構造のカバー層に中断部を設ける工程と;3)前記サンドイッチ構造に凹部が形成されるように、前記熱可塑性カバー層の中断部に隣接する前記カバー層の縁部を折り曲げる工程と;4)角隅部の位置において、所定の形状を有する前記凹部とともにサンドイッチ構造を形成するために、前記サンドイッチ構造の、前記形成された凹部に隣接する部分を曲げる工程とのサブ工程を含む請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。

請求項12

a)2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つが繊維強化熱可塑性カバー層である)間に位置する熱可塑性のコア部分を含むサンドイッチ構造を設ける工程と;b)前記サンドイッチ構造の、前記繊維強化熱可塑性カバー層と反対の側を変形して、前記凹部の所定の形状を補完するカバー層の形状を有する少なくとも周囲部分を有する強化要素を形成する工程とを含む、強化要素の製造工程をさらに含む請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。

請求項13

前記熱可塑性のコア部分が、前記サンドイッチ構造の前記コア層の厚さより厚い厚さを有する請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。

請求項14

互いにある角度をなし、かつ2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つがプラスチックカバー層である)間に位置するコア層を含むサンドイッチ構造から作製される2つの部分を含む、角隅部が強化されたサンドイッチ構造から作製される物体であって、前記物体が、前記角隅部の位置において、前記サンドイッチ構造に所定の形状の凹部を含み、この凹部には、少なくともその周囲部分において、前記凹部の所定の形状を補完する形状を有するとともに露出された表面部分に繊維強化熱可塑性層が設けられた熱可塑性のコア部分を含む強化要素が位置し、そして前記強化要素の前記繊維強化熱可塑性層が、前記サンドイッチ構造のカバー層に結合される物体。

請求項15

プレートなどのプラスチック要素を結合するために、長手方向の全ての側が繊維強化熱可塑性カバー層で覆われた熱可塑性のコアを含む強化要素の使用。

技術分野

0001

第1の態様によれば、本発明は、2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つがプラスチックカバー層である)間に配置されるコア層を含むサンドイッチ構造から作製される物体角隅部を製造し、かつそれを強化するための方法に関する。

背景技術

0002

ある角度をなす複数の物体部分を含む熱可塑性のサンドイッチ構造から物体を製造する方法が、当該技術分野で公知である。例えば、欧州特許第431,669号明細書には、少なくとも2つの表面または物体部分の法線が互いにある角度をなす熱可塑性のサンドイッチ材料から物体を製造するための方法が開示されている。この公知の方法は少なくとも、金型を用いて、2つの表面間の角隅部の仮想折り目の長さに少なくとも相当する距離にわたって、熱可塑性のサンドイッチ材料の表面の1つの一部を軟化する工程であって、金型が、少なくとも部分的に熱可塑性のサンドイッチ材料の上層プレスされる工程と、軟化された表面が結果として角隅部の内側に来るように上記の折り目を軸に熱可塑性材料の2つの表面を折り曲げる工程とを含む。

0003

この方法により、互いにある角度をなす2つの表面を有する物体が得られ、その際、サンドイッチ材料の軟化された上層の過剰な材料が角隅部の内側に存在し、折り曲げ位置におけるコア発泡体内に溶け込む。これにより、過剰な材料が突出するのを防ぐことにより、申し分のない折り目または角隅部が確実に得られる。

0004

当該技術分野で公知のこのような物体の欠点は、繊維強化上層が折り曲げられる結果、角隅部の位置においてその強度が低くなることである。特に、角隅部の外側における衝撃強度ならびに剛性および/または強度は不十分なものである。

0005

通常、ハニカムパネルなどの、熱硬化性コア層および熱硬化性カバー層をベースとするサンドイッチ構造については、形成されるべき角隅部の位置において、カバー層および、必要に応じて、ハニカムが除去され、ハニカムに埋め込み用化合物(potting compound)が充填され、残りの埋め込み用化合物は曲げ作業の後に除去され、その後、このユニット硬化される。このような充填作業は、(このようなサンドイッチ構造が実際には軽量の用途向けであるにもかかわらず)重量を大幅に増加させるだけでなく、(局所的な)剛性および強度もわずかに高めるに過ぎない。

0006

さらに、サンドイッチ構造が互いに結合されるとき、アルミニウム押し出し部品が用いられることが多く、および/またはストリップサンドイッチパネルから局所的にそぎ取られ(milled off)、そこに結合されるべきサンドイッチパネルの上端が設置される。上述した結合部は、重量を大幅に増加させたり、または強度および剛性を局所的にかなり低下させたりする。

発明が解決しようとする課題

0007

本発明の目的は、上述した欠点を軽減し、および/または他の方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

この目的のために、本発明によれば、2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つがプラスチック製のカバー層である)間に配置されるコア層を含むサンドイッチ構造から作製される物体の角隅部を製造し、かつそれを強化するための方法は、
2つの物体部分間に角隅部を含む物体を形成する工程と;
さらなる繊維強化熱可塑性層がコア部分の露出された表面を実質的に覆うように、角隅部に適合させた形状を有する熱可塑性のコア部分およびさらなる繊維強化熱可塑性層を前記角隅部に位置決めするための工程と;
サンドイッチ構造のカバー層をさらなる繊維強化熱可塑性カバー層に結合する工程と
を含む。

0009

本発明による方法では、2つの物体部分間に角隅部を有する物体がまずサンドイッチ構造から形成される。サンドイッチ構造は、両方の主面においてカバー層を有するコア層を含む。好ましくは、コア層は、熱可塑性材料、より好ましくは熱可塑性発泡体から作製されている。カバー層の1つは、プラスチックカバー層、好ましくは繊維強化カバー層、最も好ましくは繊維強化熱可塑性カバー層である。より好ましくは、両方のカバー層が繊維強化熱可塑性カバー層である。物体部分は、互いに当接し、かつある角度を囲む2つの別個の構成要素であり得る。例えば、欧州特許第431,669号明細書に記載の角度付きパネルを用いた場合のように、物体部分は互いに結合することもできる。本発明によれば、角隅部は、角隅部に適合させた形状を有する熱可塑性のコア部分を内側に設置することによって強化される。角隅部に適合させた形状という表現は、コア部分の各表面部分が物体部分の各表面部分に実質的に当接することを意味するものである。

0010

コア部分の露出された側(物体部分と接触しない表面または、さらに別の方法で表現すると、物体部分のカバー層と反対向きの表面)は、任意の好適な形状を有していてもよく、コア部分の露出された側にはさらなる繊維強化熱可塑性層が設けられる。さらなる繊維強化熱可塑性層は別個に被着され得る。好ましくは、この層は、コア部分に結合される。カバー層として結合される繊維強化熱可塑性層を有するコア部分は、以下で強化要素とも呼ばれる。さらなる繊維強化熱可塑性層は、その後、物体部分の各カバー層に結合される。さらなる繊維強化熱可塑性層は、所定の距離にわたってカバー層を覆うのが有利である。さらなる繊維強化熱可塑性層の存在およびそれが所定の角度を囲む、物体部分のカバー層に結合されることにより角隅部が強化される。特に、その強度および剛性が向上する。さらなる繊維強化熱可塑性層は物体部分のプラスチックカバー層に結合されるのが有利である。熱可塑性カバー層の場合、例えばプレスまたは溶接によるなど、熱および圧力を用いて、あるいは接着剤を用いて、さらなる熱可塑性層を容易に結合することができる。材料、特にさらなる繊維強化熱可塑性層の追加、および層の互いに対する結合により、サンドイッチ構造の有利な重量特性を保ちながら角隅部が強化される。

0011

物体部分のプラスチックカバー層、より好ましくは繊維強化カバー層、最も好ましくは繊維強化熱可塑性カバー層は、角隅部の内側を画定し、さらなる繊維強化熱可塑性層はこのカバー層に結合されるのが有利である。カバー層が熱可塑性樹脂も含む場合、このような結合は、単に熱可塑性樹脂を互いに溶融することによって得ることができる。

0012

本発明は、2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つがプラスチックカバー層である)間に位置するコア層を含むサンドイッチ構造を出発材料として用いる。サンドイッチ構造は非固体の(non−solid)熱可塑性のコア層を含むのが有利である。重量、強度および変形能を考慮して、コア層は熱可塑性発泡体コアであるのが好ましい。同じことが前記コア部分に当てはまる。既に上述したように、コア層は、最も好ましくは、2つの繊維強化熱可塑性カバー層の間に位置する。サンドイッチ構造は有利には、パネルの形状であってもよく、言い換えると、表面寸法(長さおよび幅)が厚さに対して比較的大きい。サンドイッチ構造はまた、ストリップの形状であってもよく、本発明によって棒形状の構成要素の形態の強化角度部分になる。

0013

本発明に用いられるサンドイッチ構造および強化要素は、例えば、欧州特許出願公開第0 636 463 A1号明細書から公知であるように現場発泡によって形成されるのが好ましい。パネルの形態のこのようなサンドイッチ構造は、2つのカバー層によって覆われた、発泡されたコア層からなる。少なくとも1つのカバー層は、1種または複数の(繊維強化)熱可塑性材料を含む。現場発泡プロセスは、様々な工程からなる。第1の工程は組み立て工程であり、この工程では、ある量の好適な発泡剤を含有する少なくとも1つの熱可塑性材料製フィルムを含むコアウェブが、例えば2つの(繊維強化)カバー層に位置決めされ、この2つの(繊維強化)カバー層は通常、コアウェブと同じ熱可塑性材料から作製されている。その後、コアウェブおよびカバー層から構成されたユニットが、プレスにおいて2つのプレス板の間に配置される。この位置において、発泡工程が行われ、この工程では、熱および圧力がプレスを介してユニットに加えられ、それによってコアウェブが発泡を開始し、1つまたは複数のカバー層に同時に結合される。この発泡工程の際、温度が十分に高くなったらゆっくりとプレスを開き、その結果、2つのプレスパネル間の距離が大きくなる。これにより、発泡剤(膨張剤溶媒不活性ガスまたはそれらの組合せ)を発泡させることができ、その結果、コアウェブの材料が発泡し始めることとなる。この発泡は、通常、制御された条件下で行われる。このように、コアウェブは発泡され、コアウェブと1つまたは複数のカバー層との間の結合が、別個のまたは追加の接着剤を必要とせずに、単一の生成工程で達成される。発泡されたコアウェブの所定の厚さが達成されたら、そのユニットを冷却工程で冷やす。このように得られた生成物は、2つのカバー層によって覆われ、かつそれらに結合された、発泡されたコアウェブを含む。さらに、乾燥工程が通常行われる。

0014

熱可塑性発泡体を含む、コア層用の膨張剤の例には、アセトンメチルエチルケトン酢酸メチルプロピオン酸メチルニトロエタンシクロヘキサンエーテルエタノールメタノールおよびペンタン、ならびにエタノール/アセトンおよびメタノール/酢酸メチルなどの混合物が含まれる。アセトンが好ましい膨張剤である。コア層および繊維強化カバー層の土台に適した熱可塑性樹脂の例には、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン(PSU)、ポリフェニルスルホン(PPSU)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などのポリケトン液晶ポリマーポリカーボネート(PC)、プロピレン(PP)、ポリ塩化ビニルPVC)、ポリエチレン(PE)など、ならびにそれらの組合せが含まれる。ポリエーテルイミドが好ましい熱可塑性樹脂であり、Ultemの商品名で様々なグレードでGeneral Electricから入手可能である。ガラス繊維が、好ましい強化手段である。十分に変形でき、かつ変形に必要な温度に耐えられることを条件に、金属繊維などの他の無機繊維炭素繊維、ならびにアラミド繊維およびポリプロピレン繊維などの有機繊維を同じように用いることができる。上記の合成繊維に加えて、天然繊維を用いることも可能である。繊維は、マット布帛短繊維などの形態で用いることができる。繊維の方向を目的とする用途に合わせた方向性繊維、特に一方向性繊維を有利に用いることもできる。コア層およびコア部分、好ましくは発泡体コアの材料が、必要に応じて、上記のタイプの繊維またはナノ粒子で強化され得る。コア層および/またはコア部分の熱可塑性材料は、カバー層の熱可塑性材料と同じであるのが好ましい。しかしながら、異なる熱可塑性樹脂の組合せを用いることもできる。その好適な例には、特に、PPSU、PS、PEEKもしくはPCから作製されたカバー層で覆われたPEI発泡体、PSU(ポリスルホン)もしくはPCから作製されたカバー層で覆われたPESまたはPPSU発泡体、およびナイロンなどのポリアミドから作製されたカバー層で覆われたPP発泡体が含まれる。

0015

上記の例は、存在し得る任意の追加の強化層にも同様に当てはまる。これらは、それ自体が重ねて積層されたいくつかの層(プライ)からなる強化(consolidated)層またはプリプレグとして使用してもよい。

0016

必要に応じて、コア層はまた、例えば任意に繊維強化(熱可塑性)層、セラミックまたは金属層などの、中間層によって隔てられ得るいくつかの層から構成されてもよい。

0017

コア層および少なくとも1つの繊維強化熱可塑性カバー層を含むユニットの他の製造方法は、特に、熱可塑性発泡体を、繊維強化熱可塑性カバー層上、好ましくは2つのこのようなカバー層の間に押し出す工程と、(熱可塑性)発泡体を繊維強化熱可塑性カバー層に接着する工程とを含む。用いられる接着剤は、変形に必要な温度に耐えることができる必要がある。

0018

本発明の特に好ましい実施形態によれば、本方法は、
a)所定の形状を有する凹部が角隅部の位置においてサンドイッチ構造に形成されるように、2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つがプラスチックカバー層である)、好ましくは繊維強化カバー層、より好ましくは繊維強化熱可塑性カバー層間に位置するコア層、好ましくは熱可塑性のコア層を含むサンドイッチ構造の2つの部分の間に角隅部を形成する工程と;
b)凹部の所定の形状の面を補完する形状を有する面を有する熱可塑性のコア部分と、少なくとも1つの繊維強化熱可塑性カバー層とを含む強化要素を凹部に充填する工程と;
c)強化要素の繊維強化熱可塑性カバー層を、サンドイッチ構造のカバー層、好ましくは繊維強化、特に繊維強化熱可塑性カバー層に結合する工程と
を含む。

0019

本発明による方法のこの好ましい実施形態では、角隅部がサンドイッチパネルに形成され、同時に角隅部の位置に凹部が形成される。このために、例えば、熱間金型を熱可塑性のコア層の場合に用いることができ、この熱間金型は、各カバー層を変形し、コア層の材料を局所的に圧縮して、より小型の層を形成する。必要に応じて、各カバー層は、例えば、切削(cutting)、フライス加工(milling)または切断(sawing)によって、予め中断されてもよい。この凹部は、繊維強化熱可塑性カバー層まで延在するのが有利である。その後、このように形成された凹部に、強化要素が充填される。強化要素の1つの面(=表面部分)は凹部に収まる。角隅部のさらなる強化のために、さらに他の繊維強化熱可塑性層が、凹部を画定する、サンドイッチ構造のこの面と底部と壁部と(必要に応じて上端を除く)の間に設けられてもよい。次に、このさらに他の繊維強化熱可塑性層は、プレス、(誘導)溶接または接着などの上記の結合技術の1つまたは複数を用いて、サンドイッチ構造のカバー層、最も好ましくは繊維強化熱可塑性カバー層に結合される。強化要素のさらなる繊維強化熱可塑性層も、凹部を画定するカバー層に結合される。凹部は、形成されるべき角隅部の外側および内側の両方に設けられてもよい。最終製品におけるさらなる繊維強化熱可塑性カバー層は、サンドイッチ構造の表面の(繊維強化熱可塑性)カバー層から反対面の他のカバー層まで延在するのが有利である。これにより(曲げ)剛性が向上する。強化要素において、さらなる繊維強化熱可塑性層は、予めそのコア部分の各側に被着される。別個の熱可塑性のコア部分および別個のさらなる繊維強化熱可塑性層を使用することも可能であることが理解されるであろう。

0020

強化要素の好ましい実施形態は細長い形状を有し、その長手方向側に繊維強化熱可塑性カバー層を含まれる。必要に応じて、上端には、任意に繊維強化プラスチックカバー層、好ましくは熱可塑性カバー層が設けられてもよい。このような実施形態では、さらなるおよびさらに他の繊維強化熱可塑性カバー層の両方が、熱可塑性のコア部分に結合される。

0021

好ましい方法、特に工程a)は、以下のサブ工程:
1)2つの熱可塑性カバー層(そのうちの少なくとも1つが繊維強化熱可塑性カバー層である)間に位置する熱可塑性のコア層を含むサンドイッチ構造を設ける工程と;
2)形成されるべき角隅部の位置において、サンドイッチ構造のカバー層に中断部を設ける工程と;
3)サンドイッチ構造に凹部が形成されるように、熱可塑性カバー層の中断部に隣接するカバー層の縁部を折り曲げる工程と;
4)角隅部の位置において、所定の形状を有する前記凹部とともにサンドイッチ構造を形成するために、サンドイッチ構造の、形成された凹部に隣接する部分を曲げる工程と
を含む。

0022

この好ましい実施形態では、(仮想の)折り目に相当する長さを有する切れ目などの中断部が、(任意に繊維強化)熱可塑性カバー層に設けられ、これは、サンドイッチ構造の少なくとも1つの繊維強化熱可塑性カバー層の反対側、有利には形成されるべき角隅部の位置の近傍に位置する。その後、切れ目の縁部は、例えば熱間金型を用いて、圧力および熱を加えることによって変形される。この場合、中断部を画定するカバー層の縁部は、他の繊維強化熱可塑性カバー層に向かって曲げられ、同時にコア層は圧縮される。必要に応じて、さらなる繊維強化熱可塑性強化層が、変形工程の前に切れ目にわたって配設され、同時に変形される。このように、凹部が形成され、その壁部は、カバー層の変形された縁部によって少なくとも部分的に画定される。好ましくは、凹部は、ここで凹部の底部を形成する繊維強化熱可塑性カバー層まで延在する。その後または同時に、物体の、凹部の側の部分が、(仮想の)折り目を軸に曲げられて、所望の角隅部が形成される。前記曲げ作業は、凹部の複数の壁部が互いに対して移動されるように、また、凹部の複数の壁部が互いから遠ざかるようにも行われ得る。第1の場合、角度をなしたサンドイッチパネルが形成され、ここで凹部は角隅部の内側に位置する。第2の場合、凹部は角隅部の外側に位置する。その後、熱可塑性のコア部分および少なくとも1つの繊維強化熱可塑性層は、別個の部分としてまたは一体化された強化要素として、角隅部の位置において凹部に位置決めされる。後者の実施形態が好ましい。このように、強化要素はこの凹部に収まる。強化要素は、例えば溶接または接着によって、サンドイッチ構造に結合される。このように、角隅部の剛性/強度および衝撃強度が、材料、特に繊維強化熱可塑性カバー層を加えることによって向上する。このように形成された角度をなしたサンドイッチパネルは、重量の増加を非常にわずかに留めながら、高い衝撃強度および優れた力の伝達を有する。これは、航空機用台車(trolleys)、調理設備(galleys)および荷物ケース(luggage bins)にとって特に重要である。

0023

縁部において局所的な凹部または陥凹(例えば熱間変形金型によって形成される)をそれぞれが有する2つの別個の物体部分が、互いに対してある角度をなして、かつ凹部または陥凹が整列された状態で位置決めされ、このような強化要素を用いて角隅部の連結および強化を同時になすことができ、ここで強化要素は整列された凹部または陥凹に設置され、物体部分に結合される。

0024

必要に応じて、繊維強化熱可塑性層などのさらなる強化異形材を、特に2つの緩い物体部分を用いて角隅部の外側に設置することができる。このような異形材はまた、物体部分の変形された縁部の一体部分を形成し得る。

0025

好ましくは、コア部分の厚さは(その上に設けられるべきまたは既にその上に設けられたその繊維強化熱可塑性層の表面に対して直角に測定した際に)、最も薄い物体部分の厚さより厚く、より好ましくは両方の物体部分の厚さより厚い。

0026

好ましい実施形態では、強化要素は、凹部を位置決めした後に、凹部に隣接する物体部分のカバー層に当接する固定縁部を有する。これらの固定縁部は、前記繊維強化熱可塑性カバー層と一体であるのが有利である。これらの縁部はまた、各カバー層にプレス、溶接または接着することもできる。間に熱可塑性のコア部分を有する2つの繊維強化熱可塑性層を含むサンドイッチ構造を有する材料のストリップから強化要素を形成するときに、このような固定縁部は、上部および底部の繊維強化熱可塑性層をともにプレスし、溶融することによって形成されるのが有利である。

0027

例えば矩形体の角隅部などの2つ以上の平行でない強化要素が集まる位置において、熱可塑性カバー層がコア本体の露出された部分に位置している状態で、熱可塑性のコアおよび繊維強化熱可塑性カバー層からなるのが好ましい充填体が、局所的に設置されてもよい。

0028

例えば、溶接は、例えば金属線または炭素繊維で強化された熱可塑性カバー層を、強化要素の、凹部の壁部に接触する側にプレスすることによって行われ得る。例えば、抵抗溶接または誘導溶接によって、一方で、強化要素のこの繊維強化熱可塑性カバー層と、他方で、(繊維強化)カバー層材料でできた凹部を画定する壁部との間に結合を形成することができる。

0029

さらなる有利な実施形態によれば、本方法は、
a)2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つが繊維強化熱可塑性カバー層である)間に位置する熱可塑性のコア部分を含むサンドイッチ構造を設ける工程と;
b)サンドイッチ構造の、繊維強化熱可塑性カバー層と反対の側を変形して、凹部の所定の形状を補完する形状を有する少なくとも周囲部分を有し、好ましくは繊維強化、熱可塑性カバー層も設けられる強化要素を形成する工程と
による、強化要素の製造工程をさらに含む。

0030

上述した強化要素の実施形態および詳細はこの場合にも当てはまる。

0031

また、本発明は、互いにある角度をなし、かつ2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つがプラスチックカバー層である)間に位置するコア層を含むサンドイッチ構造から作製される2つの部分を含む、角隅部が強化されたサンドイッチ構造から作製される物体にも関し、ここで物体は、角隅部において、サンドイッチ構造に所定の形状の凹部を含み、この凹部では、熱可塑性のコア部分が、少なくともその周囲部分において、凹部の所定の形状を補完する形状を有し、熱可塑性のコア部分において露出された表面部分に繊維強化熱可塑性層が設けられ、そして強化要素の繊維強化熱可塑性層は、サンドイッチ構造のカバー層に結合される。物体は、例えば、航空機または別の(航空)輸送手段用の台車、調理設備または荷物ケース(の一部)であり得る。上述した実施形態および詳細は、本発明のこの態様にも当てはまる。

0032

本発明の他の態様は、上記のような強化要素の適用例であり、この強化要素は、パネル、特に熱可塑性のプラスチックパネル、好ましくは繊維強化プラスチックパネル、最も好ましくは繊維強化熱可塑性パネルなどのプラスチック要素を互いに結合するときに、長手方向の全ての側が繊維強化熱可塑性カバー層で覆われた熱可塑性のコアを含む。本発明のこの態様は、強化要素の使用に関し、この強化要素は、プラスチックパネルまたは要素を結合し、その結合部を強化するために、プラスチックパネルおよび/または要素を互いに結合するときに、長手方向面(および必要に応じて上端)が繊維強化プラスチックカバー層で覆われた熱可塑性のコア部分を含む。

0033

本発明を添付の図面を参照して以下に説明する。

図面の簡単な説明

0034

本発明による方法の第1の実施形態を示す。
本発明による方法の第2の実施形態を示す。
本発明による方法の第3の実施形態を示す。
本発明による方法の第4の実施形態を示す。
本発明による方法のサブ工程の一実施形態を示す。
本発明による方法のサブ工程の第2の実施形態を示す。
本発明の別の態様を示す。
本発明のさらなる態様を示す。
固体層を有する構成要素の結合の一実施形態を示す。

実施例

0035

図1は、本発明による方法の第1の実施形態を示す。2つのサンドイッチパネル10および12が互いに結合される。各パネル10、12はサンドイッチ構造14を有し、サンドイッチ構造14はこの場合、間に熱可塑性発泡体層18が存在する2つの繊維強化熱可塑性カバー層16を含む。このようなパネルは、上述したように、現場発泡方法によって形成されるのが有利である。パネル10および12がそれぞれ90°の角度を囲むようにパネル10の上端20がパネル12のカバー層16に設置される。この場合、強化要素22が両方の角隅部に設けられる。この実施形態では、強化要素22は、全ての側に繊維強化熱可塑性カバー層26が設けられた、有利には発泡体でできた熱可塑性のコア部分24を含む。断面を見ると、強化要素22は、直角三角形の形状をとっている。この三角形の直角に隣接する辺28が、パネル10および12の各表面(カバー層16)に平行である。例えば、溶接または接着によって、強化要素22の繊維強化熱可塑性カバー層が、パネル10および12の繊維強化熱可塑性カバー層16に結合される。この図では、右側の強化要素22のった角隅部に固定縁部29が設けられ、固定縁部29はパネル10および12の表面(カバー層16)に平行に延在し、例えば(熱)溶接または接着によってそれに結合される。

0036

以下で説明される図では、図1の構成要素と同一の構成要素は、同じ参照符号で示される。

0037

図2は、例えば欧州特許出願公開第431,669A号明細書に記載の方法にしたがって形成される、角隅部を有するサンドイッチ構造14を示し、ここで繊維強化熱可塑性カバー層16の一部は、軟化させた後に角隅部において折り曲げられる。本発明によれば、この角隅部は強化要素22で強化される。この強化要素22は実質的に、図1において既に説明されたように構成される。

0038

図3は、本発明による方法の好ましい実施形態を示す。サンドイッチパネル14が、2つの繊維強化熱可塑性カバー層16および熱可塑性発泡体コア18を含む。そのカバー層16において、切れ目が、形成されるべき角隅部の長さにわたって形成される(折り目)。熱間金型(図示せず)を用いて、切れ目の両側のこのカバー層16の縁部40が変形され、他方の繊維強化熱可塑性カバー層16にプレスされる。図示される状況において、変形された縁部分40が他方のカバー層16まで延在する。このように、凹部42が形成され、断面において、その底部44が、縁部分40が部分的に重なる繊維強化熱可塑性カバー層16によって形成される。傾斜した壁部46(凹部42の底部44から見て幅広分岐している)が、変形された縁部分40によって形成される。凹部42において、凹部42の内周と同一の(断面において見た)周囲部分50を有する強化要素22が設置される。強化要素22は、繊維強化カバー層26で平坦な下側を覆われた熱可塑性発泡体でできたコア部分24を含む。この場合、前記周囲部分50も繊維強化カバー層26で覆われる。角隅部の内側の繊維強化カバー層16と強化要素22の繊維強化層26との間に少なくとも1つの結合が存在するように、強化要素22は、凹部42に接着または溶接される。強化要素22には、固定縁部29、好ましくは繊維強化熱可塑性カバー層26の「延長部」が設けられる。これらの縁部29によって結合表面が大きくなり、さらに、プレスまたは溶接などの結合作業がより行いやすくなる。

0039

図4は、別の実施形態を示し、ここで凹部42は、角隅部の外側に設けられ、強化要素22で強化される。

0040

図5および6は、強化要素22の製造方法を示す。2つの側が繊維強化熱可塑性カバー層26で覆われた熱可塑性発泡体24(物体自体のサンドイッチ材料より厚い厚さを有する)を含むサンドイッチ材料60のストリップが、熱間金型(図示せず)を用いて第1のカバー層26の縁部62においてまず変形され、それによってこの縁部62は発泡体24の空いている側を覆う。その後、当初は空いている側が2つのカバー層の縁部62によって覆われるように第2のカバー層26が同じように処理される。同様に、ストリップ60の他の側の第2のカバー層26が、好適な形状(例えば断面が三角形の頭部)を有する熱間金型を用いて変形され、その後、第1のカバー層26の突出した縁部62が、変形された第2のカバー層26にわたって折り曲げられる。折り重ねられない場合、この突出した縁部62は、固定縁部29として働くこともでき、その場合、カバー層26の一部が同時に有利にプレスされて、その部分を形成する。必要に応じて、1つまたは複数のさらなる繊維強化熱可塑性層が、変形工程の前にカバー層に被着されてもよく、または発泡体が除去されてもよい。

0041

図6は、図3に記載の方法とともに使用するための、熱間金型70を用いた、強化要素22の別の実施形態の製造方法を示す。有利には、より寸法の大きいさらなる繊維強化熱可塑性カバー層80が上部のカバー層26に設置可能であり、それは変形されるのと同時に変形されたカバー層26と結合される。さらなる層の縁部が、カバー層26で覆われる要素の本体を越えて延在する場合、それらは固定縁部またはリップとして働き得る。

0042

上記の強化要素はまた、熱可塑性発泡体材料のストリップあるいは1つまたは複数のさらなる熱可塑性繊維強化層を1つまたは2つの側に有する完成されたサンドイッチ構造から作製可能であり、その後、その組合せがプレスされて、1つまたは複数の工程で強化要素が形成され、ここでさらなる層の縁部は、有利には、覆われる要素の本体を越えて延在し、固定縁部またはリップとして働き得る。

0043

コア部分およびさらなる繊維強化熱可塑性層を加えることによって、サンドイッチ構造はまた、強化され、局所的に補強され得、力を受け入れ能力が向上する。

0044

本発明の別の態様は、2つのカバー層(そのうちの少なくとも1つが繊維強化熱可塑性カバー層である)間に位置するコア層を含むサンドイッチ構造に局所的な強化を形成するための方法に関し、本方法は、
熱可塑性のコア部分を少なくとも1つの繊維強化熱可塑性カバー層に設置する工程と、
さらなる繊維強化熱可塑性層をコア部分にわたって設置する工程と、
さらなる繊維強化熱可塑性層を繊維強化熱可塑性カバー層に、それらをともに溶融することによって結合する工程と
を含む。結合工程の前に、コア部分は、必要に応じて、サンドイッチ構造に、例えば接着剤を用いてまたはそれらをともに溶融することによって、結合されてもよい。好ましくは、前記結合(attachment or connection)は、結合工程自体の際に、有利には熱間金型を用いて行われる。このような金型の形状に応じて、さらなる繊維強化熱可塑性層およびコア部分は、結合工程の際に変形されてもよく、その場合、コア部分は圧縮されてもよい。必要に応じて、サンドイッチ構造の繊維強化熱可塑性カバー層は、例えば切削、切断またはフライス加工によって中断されても、および/または局所的に除去されてもよく、そして必要に応じて、コア部分はまた、このプロセスの際に結合され得る。上記で説明したように、コア部分およびさらなる繊維強化熱可塑性層は、結合されて、別個の構成要素の代わりに強化要素が形成される。このような強化要素は、1つまたは複数の突出した固定縁部を含む任意の好適な形状を有してもよい。

0045

サンドイッチ構造、コア部分およびさらなる繊維強化熱可塑性層の材料および構成の選択に関する上記で示された説明は、本発明のこの態様にも当てはまる。

0046

この態様は、図7を参照してさらに説明される。この図7は、サンドイッチパネル10を示し、サンドイッチパネル10は、この場合、間に熱可塑性発泡体コア層18が存在する2つの繊維強化熱可塑性カバー層16を含む。熱可塑性発泡体でできたコア部分24が、カバー層16の上部に設置され、さらなる繊維強化熱可塑性層26がその上部に設置され、前記層26はコア部分24の縁部を越えて延在する。所定の金型キャビティ100を有する熱間金型70を用いて、層26およびコア部分24は変形され、層26の突出した縁部は上部カバー層16とともに溶融される。

0047

図8は、本発明のさらに別の態様、すなわち、2つのサンドイッチパネル10と12との間の結合の一実施形態を示す。角隅部強化要素22が、結合42を形成するために設置される。強化要素22は、熱可塑性発泡体でできたコア部分24を含み、全ての側が繊維強化熱可塑性カバー層26で覆われる。角隅部の内側の繊維強化カバー層16と強化要素22の繊維強化層26との間に少なくとも1つの結合が存在するように、強化要素22は、サンドイッチパネル10および12に接着または溶接される。強化要素22には、結合縁部29、好ましくは繊維強化熱可塑性カバー層26の「延長部」が設けられる。サンドイッチパネル10には、好ましくは固定縁部29も設けられる。これらの縁部29によって結合表面が大きくなり、さらに、プレスおよび溶接などの結合作業がより行いやすくなる。強化要素22自体は、間に熱可塑性発泡体コア層を有する2つの繊維強化熱可塑性カバー層を含むサンドイッチパネルから作製されていてもよい。

0048

図9は、本発明による固体プラスチックパネル50間の結合のさらなる実施形態を示す。角隅部強化要素22が結合42のために用いられる。上述したようなサンドイッチ材料のストリップから作製された強化要素22は、長手方向の全ての側が繊維強化熱可塑性カバー層26で覆われた熱可塑性発泡体でできたコア部分24を含む。角隅部の内側の固体層と強化要素22の繊維強化層26との間に少なくとも1つの結合が存在するように、強化要素22は固体層50に接着または溶接される。強化要素22には好ましくは、結合縁部29、好ましくは繊維強化熱可塑性カバー層26の「延長部」が設けられる。これらの縁部29によって結合表面が大きくなり、さらに、プレスおよび溶接などの結合作業がより行いやすくなる。

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