JP3461803B2 - フラットな複合体、特に自動車ボディ部材 - Google Patents

フラットな複合体、特に自動車ボディ部材

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、アルミニウム材料、スチール薄
板または燒結金属からなる第１の外側の層と、中間層、
特に発泡材コアと、非金属材料からなる第２の内側の層
とからなる非対称の層構造を有する、自動車ボディ部材
としてのフラットな複合体に関する。本発明はさらに、
この種のフラットな複合体を形成する方法に関する。
【０００２】この分野の複合体ないしはこの種の複合体
を形成する方法は、ＢＭＦＴ−自動車と材料の開発ライ
ン−研究バランスシート１９８２のステータスリポート
叢書の論文「サンドイッチ構成部品の大量ロット使用に
関する考察、その設計およびＡＵＤＩ研究車両のエンジ
ンボンネットの例における造形（Ｕｅｂｅｒｌｅｇｕｎ
ｇ ｚｕｍ Ｇｒｏｓｓｓｅｒｉｅｎｅｉｎｓａｔｚ
ｖｏｎ Ｓａｎｄｗｉｃｈｂａｕｔｅｉｌｅｎ，ｄｅｒ
ｅｎ Ａｕｓｌｅｇｕｎｇ ｕｎｄ Ｇｅｓｔａｌｔｕ
ｎｇ ａｍ Ｂｅｉｓｐｉｅｌｅ ｄｅｒ Ｍｏｔｏｒ
ｈａｕｂｅ ｄｅｓ ＡＵＤＩ−Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇｓ
ａｕｔｏｓ）」、第１６７ページから第１７７ページ、
ＴＵＥＶ出版、ラインラントから知られている。この論
文は、自動車エンジンボンネットの例における、サンド
イッチ構造における軽量構造に関する。その場合に設
計、造形および製造の考察は、この軽量構造原理の可能
性と限界を示している。第１７１ページと第１７２ペー
ジには、層構造に関して異なる実施例が示されている。
ある実施例においては、カバー層はアルミニウムないし
はコーティングされた金属薄板とプラスチックからなっ
ている。従って非対称の層構造が得られる。好ましくは
コアは、ストラクサン（Ｓｔｒｕｃｔｈａｎ）（可変の
比重を有する熱反応性の、発泡された、ガラス繊維強化
プラスチック）からなる。その場合に材料−ストラクサ
ン−は、応力補償（歪み防止）の機能を司る。
【０００３】ＤＥ３９３９５３４Ｃ２は、ドア、特に冷
蔵庫ドアのような、プレートとプレート状の対象を形成
するための方法と支持形状を記述している。ここでも非
対称の層構造が、すなわち一方側の金属薄板カバー層
と、他方側のプラスチック箔カバー層とその間に位置す
る、液状の反応混合物から本来の位置に発泡された硬発
泡材コアとによって、実現されている。熱膨張係数が異
なることによる変形の危険は、金属カバー層および／ま
たはプラスチック箔が発泡の前に、冷却の際に発生する
変形を補償する、それと反対方向を向いた予備変形を受
けることによって、制限することが試みられる。発生す
る歪みは、計算できず、経験的に求めなければならな
い。
【０００４】完全を期するためにさらに、ＷＯ８３／０
０８４０Ａを挙げるが、これは、両側の堅固な外皮、１
部材または多部材の発泡材充填体および各外皮と充填体
との間のガラス繊維などからなる繊維強化された中間層
並びに配置全体を結合するための硬化されたプラスチッ
クを有する複合体、特に船舶壁、コンテナ壁などを建造
するための複合プレートを記述している。その場合に非
対称の構造が与えられ、その場合に各外皮は、少なくと
もほぼ純粋なアルミニウムの耐圧強度を有する材料から
なっている。
【０００５】それに基づいて本発明の課題は、わずかな
重量で高い寸法安定性と高い強度を有し、かつ良好な塗
装性を有する、非対称の層構造を備えた自動車ボディ部
材としてのフラットな複合体を提供することである。
【０００６】本発明に基づく解決は、請求項１の特徴を
有する、非対称に構成されたフラットな複合体に見られ
る。それを形成するのに特に適した方法は、請求項６に
記載されている。本発明の好ましい実施と展開が、それ
ぞれの従属請求項によって請求されている。
【０００７】この種の非対称のフラットな複合体の実施
例を用いて、本発明を詳細に説明する。その場合に特に
適した使用場合は、たとえばハードトップのような、自
己支持する乗用車ボディである。
【０００８】図１は、トランクカバー２、左と右のトラ
ンクサイドパネル３、４、左と右の車両ドア５、６およ
び風防ガラス用のフレーム７を有する乗用車１を部分的
に示している。客室８は、カブリオレに従って、上方へ
向かって開放している。
【０００９】トランクカバー２とトランクサイドパネル
３、４の、客室８側の端縁には、一周する収容および固
定機構９が設けられている。同様な収容および固定機構
１０が、フレーム７の上方の水平に向いた部分に沿って
延びている。２つの収容および固定機構９、１０は、図
２に示すように、ハードトップ１２を収容するために用
いられるので、その場合には客室８を上方へ向かって閉
鎖することができる。従ってハードトップ１２は、それ
ぞれ必要に応じて取り付け可能ないしは取り外し可能で
あるので、乗用車１を選択的にそれに応じた装備で走行
させることができる。
【００１０】図３は、見とおしを良くするために、ハー
ドトップ１２を別にして再表示しており、この非対称の
複合体の層構造は、図４から明らかにされる。その場合
に外側の層１３は、アルミニウム材料からなる、予め成
形されたプレートから形成されており、その場合にここ
でもたとえばスチール薄板または燒結金属を使用するこ
とができる。この外側の層１３に、膨張するエポキシ結
合剤を有するポリエステルフリース１４が接続されてい
る。客室側の、内側の層１５は、装飾材料から形成され
ており、その装飾材料にここでも膨張するエポキシ樹脂
結合剤を有する繊維マット１６が接続されている。中空
空間は、ポリウレタン（ＰＵ）発泡コア１７によって充
填されており、他のＥＰＳ発泡コア、他の軽量発泡材
（ポリプロピレンなど）あるいは結合剤を有する膨らま
されたガラスからなるコアも考えられる。中空空間の内
部の適当な個所に、たとえば同様にアルミニウム材料か
らなる、挿入片１８を設けることができ、その挿入片は
たとえばボルト結合１９によって外側ないしは内側の層
１３、１５と結合することができる。
【００１１】従ってフラットな複合体−本実施例に基づ
くハードトップ１２−は、好ましくは金属の表面、たと
えばキッチンダストフィルタに使用することのできるよ
うな、市販の製品とすることのできる、ポリエステルフ
リース、平均的な密度（約２０ｋｇ／ｍ3から約１００
ｋｇ／ｍ3）の発泡コア、繊維マット（場合によっては
熱変形のための熱可塑性結合材を含む、好ましくはエポ
キシ樹脂に適した仕上げを有する絡まったガラスの束）
および好ましくはＰＵＲ阻止層を備えた、装飾的な多層
箔からなっている。装飾箔としては、特に内蔵された阻
止層（たとえばプレスの際に泡の打抜きを阻止する）を
有する熱可塑性の箔が適しており、しかしまた、たとえ
ば皮革のような天然製品も、それが打ち抜きなしに約
１．５バールの発泡圧力に耐える場合には、適してい
る。さらにポリエステルフリースとスタック繊維マット
は、膨張するエポキシ樹脂によって濡らされている。
【００１２】詳細には、次の層構造が与えられている： アルミニウム薄板（アルカリ脱脂）：薄板厚１．１ｍｍ ポリエステルフリース ３００ｇ／ｍ２ ＲＧ約５４ｋｇ／ｍ３を有するＰＵ発泡コア（ＲＧ＝比
重） ガラス切断繊維マット：４５０ｇ／ｍ２ ポリウレタン装飾材：７０μｍ−阻止箔 その場合に結合剤として用いられる、１６００ｇ／ｍ２
（外側）と約１３００ｇ／ｍ２の反応樹脂質量（樹脂＋
硬化剤＋発泡剤からなる全体量）を有する、膨張するマ
トリクスシステムは、さらに次のように定められてい
る： 樹脂Ａｒａｌｄｉｔ（登録商標） ＬＹ５０５４（商号
チバ スペツィアリテーテンヒェミー（Ｃｈｉｂａ Ｓ
ｐｅｚｉａｌｉｔａｅｔｅｎｃｈｅｍｉｅ）ＡＧ、バー
ゼル）＋１％発泡剤 硬化剤 ＸＢ５００３−１（登録商標） （商号チバ
スペツィアリテーテンヒェミー（Ｃｈｉｂａ Ｓｐｅｚ
ｉａｌｉｔａｅｔｅｎｃｈｅｍｉｅ）ＡＧ、バーゼル）発泡剤 ＤＹ５０５４（登録商標）（商号チバ スペツ
ィアリテーテンヒェミー（Ｃｈｉｂａ Ｓｐｅｚｉａｌ
ｉｔａｅｔｅｎｃｈｅｍｉｅ）ＡＧ、バーゼル） 混合比：１００：２０重量割合 その場合に反応樹脂質量は、膨張させることができ、発
生した泡はヴュルツ社（Ｗｕｅｒｔｚ）のＰＡＴ（登録
商標）９２１／Ａをベースにした分離剤の使用下におい
て重力崩壊しない。
【００１３】結合剤として用いられる、膨張されたマト
リクスシステムは、原理的には、硬化剤／樹脂混合物と
反応することのできる、すべての液状のエポキシ樹脂シ
ステムが適している。そのために好ましいのは、安定剤
とチクソトロピア剤によって改質された、ビスフェノー
ル−エポキシ樹脂、たとえばビスフェノール−Ａとビス
フェノール−Ａ／Ｆエポオキシドである。さらにまた、
脂肪族アルコールのグリシディルエーテルまたはポリア
ルキレングリコール、さらにまた、液状のエポキシ樹脂
と混合して液状で処理される固体のエポキシ樹脂も適し
ており、その場合に固体のエポキシ樹脂としては、たと
えばビスフェノール−Ａ−エポキシ樹脂を使用すること
ができる。
【００１４】硬化剤としては、たとえば脂肪族アミン、
シクロ脂肪族アミンおよびその、たとえばエポオキシド
との付加体、さらにまたポリアミドアミンのような、す
べての液状の既知の硬化剤を使用することができる。そ
れぞれエポキシ樹脂システムに従って、硬化を促進する
他の添加物、たとえば第３アミンを一緒に使用すること
もできる。
【００１５】本発明に基づいて使用すべきフリースは、
いわゆる対抗手段として用いられ、非対称によって発生
する応力を補償する。従ってフリースは、硬化プロセス
の際に収縮しなければならない。たとえばフリースは、
熱可塑性フリースであって、その場合に熱可塑性ポリエ
ステルからなるフリースが好ましい。原理的には、ガラ
ス、炭、ケブラーおよび天然繊維など、普及しているす
べての繊維を使用することができる。ガラス切断繊維
は、良好に発泡させることができる、という利点を有す
る。原理的には、すべてのガラス繊維織物およびガラス
繊維複合物を、使用することができる。
【００１６】本発明に基づく複合体（ハードトップ１
２）を形成する場合には、次のように行われる：まず、
外側の層１３、したがってアルミニウムプレートが、適
当な深絞り工具を用いて、後のハードトップ１２の形状
に応じて成形され、次に端縁輪郭がカットされる（たと
えばレーザーカットによって）。それに続いて深絞りさ
れた素材は、付着を改良するために、その表面のアルカ
リ脱脂を受ける。その場合にアルカリ脱脂は、好ましく
は脱脂−洗浄−酸漬け不動態化−洗浄−乾燥の各ステッ
プからなる。それに続いて腐食保護コーティング、たと
えば燐酸亜鉛処理のほかに、さらに場合によっては浸漬
方法（ＫＴＬ）で、電気泳動下塗りを行うことができ
る。
【００１７】内側と外側の層１３、１５の間に設けられ
るＰＵ−発泡コア１７は、個々の複合体層をまとめて結
合する前に、適当な工具内で発泡される。発泡素材は、
それに続いて繊維マット１６およびフリース１４を巻き
付けられて、膨張するエポキシ樹脂で濡らされる。
【００１８】唯一の作業工程において個々の層を結合し
て、それによってハードトップ１２を形成するために、
適当なプレス工具を使用して、予め成形された外側の層
１３が、工具母型へ挿入され、内側の層１５（装飾層）
が工具父型上に張られて、発泡コア１７が外側の層１３
に対して位置決めされて、同様に工具母型内へ挿入され
る。それに続いて、然るべく父型を動かすことによっ
て、工具型の閉鎖が行われ、それに伴って個々の層がプ
レスされて、同時に硬化される。
【００１９】個々の層の伸長比は、互いに同調されてい
るので、寸法の安定した複合体が得られる。形状安定性
は、特にエポキシ樹脂を使用する場合には、無視できる
冷却収縮に至るまで、液体相において膨張によって収縮
が発生しないことにより達成される。泡システムは、ゲ
ル化が生じるまでその体積を維持しなければならない。
【００２０】実験において、フラットな複合体の個々の
構成要素をプレスする際に、プレス工具が約４０から５
０℃の温度を有すると、効果的であることが明らかにさ
れた。約６０分のプレス時間において、良好な結果が得
られた。他の温度とプレス時間も、考えられる。プレス
工具は、それに応じて調節される。
【００２１】このように、結果として、すでに挙げた利
点を有し、さらに金属表面（外側の層１３）の良好な塗
装性を有する、フラットな複合体が得られた。製造プロ
セスにおいて、後にＰＵ−発泡コアによって充填される
中空空間内に、後の配線のための空のパイプを組み込む
ことも可能である。さらに、ねじ止めプレートまたはイ
ンサートのような固定部材を一緒に挿入することもでき
る。本発明はまた、実施例に記載されている使用場合
（ハードトップ）に限定されるものではない。さらに、
他の車両部品のため（レール車両においても）および装
飾的なデザイン部材、球形に成形されたファッサード部
材、見本市建設用部材などのための使用も考えられる。
【００２２】本発明に基づく方法は、特に、金属表面が
必要とされ、かつわずかな構成部品重量が利点となると
ころでは、どこでも使用することができる。たとえば：
機械製作（移動される質量）、船舶製作、航空機、スポ
ーツ器具、室内改造、パネル、ファッサード、家具な
ど。 ［図面の簡単な説明］
【図１】ハードトップなしの乗用車を示している。
【図２】同じ乗用車を、ハードトップを取りつけて示し
ている。
【図３】ハードトップのみを示している。
【図４】図３の矢印IVに従って、ハードトップを部分的
に断面で示すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バオアー、 カール ドイツ連邦共和国、 デー−86316 フ リートベルク、 リービッヒシュトラー セ ５ (56)参考文献 特開 平７−124981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−102347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−3859（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−206635（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−214432（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−272515（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−93057（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−154322（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 B62D 25/00 - 25/22 B62D 29/00 - 29/04 B60J 7/08 - 7/16

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アルミニウム材料、スチール薄板または
    燒結金属からなる第１の、外側の層（１３）と、中間層
    （１７）と、非金属材料からなる第２の、内側の層（１
    ５）とからなる非対称の層構造を有する、自動車ボディ
    部材としてのフラットな複合体（１２）において、 第１の、外側の層（１３）と中間層（１７）との間に、
    エポキシ樹脂結合剤を有するフリース（１４）が配置さ
    れ、中間層（１７）と第２の、内側の層（１５）との間
    には、エポキシ樹脂結合剤を有する繊維マット（１６）
    が配置されていることを特徴とする複合体。
  2. 【請求項２】 第１の層（１３）としてのアルミニウム
    プレート、ポリエステルフリース（１４）、中間層（１
    ７）としての２０ｋｇ／ｍ３と１００ｋｇ／ｍ３の間の
    平均的な密度のポリウレタン発泡コアの使用を特徴と
    し、さらに、ガラス切断繊維マット（１６）および第２
    の、内側の層（１５）として用いられる阻止層としての
    装飾的な多層箔の使用を特徴とする請求項１に記載の複
    合体。
  3. 【請求項３】 層構造として、 アルカリ脱脂した厚さ１ｍｍの薄板であり、 場合によっ
    てはさらに腐食保護−およびＫＴＬ−コーティングした
    アルミニウム薄板（１３）と、 Ｖｉｌｅｄｏｎ（登録商標）の１５／５００Ｓにおける
    ３００ｇ／ｍ２のポリリエステルフリース（１４）と、アイレックス社（Ａｉｒｅｘ／ＣＨ）のＫａｐｅｘ（登
    録商標）において ５４ｋｇ／ｍ３の比重を有するポリウ
    レタン発泡コア（１７）と、 ４５０ｇ／ｍ ２ の ガラス切断繊維マット（１６）と、 阻止箔としての７０μｍの ポリウレタン−装飾材料（１
    ５）とを有し、 その場合に結合剤として用いられる１６００ｇ／ｍ
    ２（外側）と１３００ｇ／ｍ２（内側）の反応樹脂質量
    （樹脂＋硬化剤＋発泡剤からなる全体量）を有する膨張
    するマトリクスシステムは、さらに次のように定められ
    ており、Ａｒａｌｄｉｔ（登録商標）のＬＹ５０５４［商号チバ
    スペツィアリテーテンヒェミー（Ｃｈｉｂａ Ｓｐｅ
    ｚｉａｌｉｔａｅｔｅｎｃｈｅｍｉｅ）ＡＧ、バーゼ
    ル］の樹脂＋１％発泡剤 と、 ＸＢ５００３−１（登録商標）の［商号チバ スペツィ
    アリテーテンヒェミー（Ｃｈｉｂａ Ｓｐｅｚｉａｌｉ
    ｔａｅｔｅｎｃｈｅｍｉｅ） ＡＧ、バーゼル］の 硬化
    剤とを１００：２０の重量の割合で混合し、 前記発泡剤は、 ＤＹ５０５４（登録商標）の［商号チバ
    スペツィアリテーテンヒェミー（Ｃｈｉｂａ Ｓｐｅ
    ｚｉａｌｉｔａｅｔｅｎｃｈｅｍｉｅ）ＡＧ、バーゼ
    ル］であり、 その場合に反応樹脂質量は、膨張させることができ、発
    生した泡はヴュルツ社（Ｗｕｅｒｔｚ）のＰＡＴ（登録
    商標）９２１／Ａをベースにした分離剤の使用下におい
    て重力崩壊しない、 ことを特徴とする請求項１に記載の複合体。
  4. 【請求項４】 中間層（１７）としてのＥＰＳ−または
    ＰＰ−発泡コアあるいは結合剤を有する膨らまされたガ
    ラスの選択的な使用を特徴とする請求項２または３に記
    載の複合体。
  5. 【請求項５】 中間層（１７）内に、外側または内側の
    層（１３，１５）と結合された挿入片（１８）、空のパ
    イプ、補強材が配置されていることを特徴とする請求項
    １に記載の複合体。
  6. 【請求項６】 複合体を構成する中間層として発泡材コ
    アを使用したことを特徴とする請求項１または請求項５
    に記載の複合体。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の、アルミニウム材料、
    スチール薄板または燒結金属からなる第１の、外側の層
    （１３）と、さらに中間層（１７）と、さらに非金属材
    料からなる第２の、内側の層（１５）とからなる非対称
    の層構造を有する、自動車ボディ部材としてのフラット
    な複合体（１２）を形成する方法において、 −第１の層（１３）を予め成形してカットし、 −中間層（１７）を発泡させ、 −発泡された中間層（１７）に繊維マット（１６）とフ
    リース（１４）を組み込み、次に膨張するエポキシ樹脂
    で濡らし、 −第１と第２の層（１３、１５）を工具母型ないしは工
    具父型へ挿入ないしは対応させ、 −発泡された中間層（１７）を工具母型へ挿入して、続
    いて同時に硬化させながら個々の層をプレスする、 諸ステップを特徴とする自動車ボディとしてのフラット
    な複合体を形成する方法。
  8. 【請求項８】 第１の層（１３）は、予め成形された後
    にその表面のアルカリ脱脂を受けることを特徴とする請
    求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 アルカリ脱脂が、ステップ−脱脂−洗浄
    −酸漬け不動態化−洗浄−乾燥−からなることを特徴と
    する請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 プレスする際の４０から５０℃の温度
    と６０分のプレス時間を特徴とする請求項９に記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 複合体を構成する中間層として発泡材
    コアを使用することを特徴とする請求項７に記載の方
    法。
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