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JP2001501714A - プラスチック成形品およびデザイン構造部材 - Google Patents

プラスチック成形品およびデザイン構造部材

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JP2001501714A
JP2001501714A JP10517044A JP51704498A JP2001501714A JP 2001501714 A JP2001501714 A JP 2001501714A JP 10517044 A JP10517044 A JP 10517044A JP 51704498 A JP51704498 A JP 51704498A JP 2001501714 A JP2001501714 A JP 2001501714A
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JP
Japan
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structural
load
polymer
design
bearing structure
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JP10517044A
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トムカ,イファン
Original Assignee
アールシーシー リージョナル コンパクト カーアーゲー
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Publication date
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    • B29C66/7394General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoset
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Abstract

(57)【要約】 プラスチック成形品および構成構造部材は、成形品を規定するポリマー材料(8)によって部分的かまたは完全に取り囲まれた積載構造(3)を有する。積載構造(3)は、フィラメントによって強化された複数のお互いに結合された高強度構造要素(5)を備える。これによって、コンテナ、タンク、車体セルなどの変化する形状を有する形態をより少ない経費と複雑さで実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 プラスチック成形品およびデザイン構造部材 技術分野 本発明は、請求項1の前文に記載される、コンテナ、ケース、気体または液体 のタンク、パイプライン、車両フレーム、キャビン、車体のような、プラスチッ ク成形品およびデサイン構造部材に関し、さらに、車体、コンテナ、ケーブルカ ー、燃料タンクなどの成形品を製造するための、そのようなプラスチック成形品 およびデザイン構造部材の製造方法に関し、それらは、同時に、耐力デザイン構 造部材を構成する。 背景技術 ケース、キャビン、車体、大きなコンテナ、燃料タンク、などは、一般には、 例えば金属板のような金属材料、金属構造部材、などを用いていまだに製造され ている。大きな重量、腐食性、比較的に経費のかかる製造プロセス、そして、複 雑な取り扱い操作のために、プラスチックすなわち一般にはポリマー、あるいは 、プラスチック構造部材のようなより軽量で容易に加工することのできる材料を 使用しようとするますます多くの努力が絶えずなされている。 したがって、例えば、コンテナ、プラスチック燃料タンク、パイプライン、車 両フレームなどの場合には、例えば、液状樹脂含浸ロービング、グラスフィラメ ント、またはプラスチック繊維などを、硬化が行われる金型にあるコアの周りに 巻き付けるいわゆる巻き付けプロセスが用いられる。一方では、きわめて限られ た範囲しか付形することできず、また他方では、結果として得られた製品を機械 加工または仕上げ加工することはまずできない。また、それらは、滑らかな表面 を有しておらず、かつ、十分な強度を得るために、比較的に厚い肉厚が選択され なければならない。 良く知られた別の製造プロセスによれば、連続強化用繊維、繊維マットそして 繊維プレートおよび半製品繊維構造部材のような紡織繊維構造部材、および、そ れらに類似するものが大きなダイに粗く配置されるが、きわめて限られた耐力機 能しか得られない。別の方法によれば、成形されるべき熱可塑性材料に短い繊維 を練り込むことによって、本体全体が繊維強化される。これらの製造プロセスは 、きわめて複雑で経費がかかるか、あるいは、ただ単に短い繊維によって強化さ れたプラスチックであり、製造されるべきデザイン構造部材の必要強度を提供す るどころではない。 さらなるもう1つの製造プロセスによれば、深絞り成形法によって繊維強化デ ュロマー(duromer)から製造されるマットまたはプレートが、必要な形 態または形状にされ、そして、例えば、金型またはダイにおいて、すなわち、後 アニールによって、最終的な硬化が行われる。しかしながら、これによれば、き わめて限られた形状しか得ることができず、また、限られた支持機能または耐力 機能しか得ることができない。また、これらの製品は、許容できる表面仕上げを 有しておらず、そして、一般に、硬化における反応時間が長すぎる。 発明の開示 したがって、本発明の課題は、良く知られている製造方法の欠点を克服して、 プラスチック成形品および支持構造部材をそれらの製造プロセスとともに提供す ることであり、それは、軽量のポリマー材料を用いて簡単かつ安価に実現するこ とができ、それによって、さらなる付形および耐力機能を実現することができる 。本発明によれば、与えられた課題は、請求項1に記載のプラスチック成形品お よびデザイン構造部材、および、請求項16に記載の製造方法によって解決され る。 プラスチック成形品およびデザイン構造部材は、簡単な単一の高強度繊維強化 構造要素から形成され、それらが、組み合わせられて耐力構造となり、お互いに 結合され、成形品形成ポリマー材料が、その耐力構造の少なくとも一部分を取り 囲んで成形される。したがって、任意の形態を有する構造要素およびデザイン構 造部材は、簡単に、かつ、メーター単位で販売されている比較的に安価な材料で 製造され、ポリマー材料を成形または押出成形することによって、所望の形状お よび表面が簡単に得られる。さらに、短いサイクルタイムを達成することができ る。原理的には、きわめて自由な平面形状および耐力機能を有する一体化された 耐力構造が実現できる。耐力構造の周囲をポリマー材料によって完璧に成形また は押出成形することによって、完璧に保護された滑らかな表面が得られる。しか しながら、例えば、大きな空間格子構造の場合には、とりわけ構造要素の連結部 分において、一部の領域の周囲のみをポリマー材料で成形すればよい。 従属クレームは、とりわけ好都合な特徴を備えた材料、材料の組み合わせ、結 合および耐力構造の構成、および、成形品についての本発明の好都合なさらなる 展開に関する。 耐力構造を構成する構造要素のための強化用繊維としては、ガラス繊維、炭素 繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、あるいは、その 他の高強度ポリマー繊維による連続繊維強化材がとくに適切である。強化用繊維 のためのマトリックスとしては、ポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)、ポ リエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポ リカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリアクリレート、ポリフェニレン サルファイド(PPS)、および、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)など の熱可塑性樹脂が適切である。 また、例えば、ポリウレタン(PUR)、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹 脂、フェノール樹脂、アミノプラスチック、および、オプションとして、ノボラ ック樹脂などのデュロマー材料は、少なくともある程度は適切である。 耐力構造を構成するこれらの構造要素については、それらは、例えば、T断面 材およびL形断面材のようなロッド、パイプ、縦断面材などの長さ方向の構造部 材、および、プレート、マット、ハニカム、グリッドなどの平面構造部材であっ てもよい。これらの構造要素は、一般には、標準的なプラスチック技術による製 造方法によって製造することができ、好ましくは、引抜成形、押出成形、射出成 形、あるいは、圧延によって製造される。好ましくは、これらの構造要素は、“ 連続”材料を、所定の寸法に切断し、仕上げ、そして、組み立てることによって 製造される。 耐力構造を提供するために、個々の構造要素が、ピン留め、ねじ留め、接着、 溶接などによって、ともに連結され、連結部分には、適切な結合要素または接続 要素が配置されてもよい。 個々の構造要素は、少なくとも1つの高強度コアと最も外側の層とを備えた複 数層からなる形態として組み立てられてもよく、最も外側の層は、好ましくは、 構造要素を直接に取り囲んでいるポリマー材料と相溶性があり、この相溶性によ って、最も外側の層は、構造要素を直接に取り囲んでいるポリマー材料に良好に 接着し、ポリマー材料に容易に結合することができ、あるいは、そのポリマー材 料と混ざり合うことができる。構造要素と熱可塑性ポリマー材料との間の良好な 接着は、相溶性のあるポリマー材料によって得られ、それらは、お互いに拡散し 、その結果として、きわめて緻密に結合される。あるいは、化学的な接着によっ ても得られる。 好ましい変形によれば、個々の構造要素の最も外側の層すなわちそれの表面は 、構造要素を直接に取り囲んでいるポリマー材料と少なくともほぼ同じものであ る。 また、ポリマー配合物を使用することも可能である。 成形品またはデザイン構造部材を形成するポリマー材料は、少なくとも部分的 に、ポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート( PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ポ リイミド(PI)、ポリアクリレート、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ま たは、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの熱可塑性ポリマーを練り 込まれる。構造要素の熱可塑性マトリックスまたはコーティングについては、原 理的には、ほぼ同じポリマーが使用される。ポリマー材料は、構造要素から成形 品またはデザイン構造部材の表面に至るまで、剛性および強度が次第に減少する 多層構造を有してもよい。また、ポリマー材料は、少なくとも区画に分けて発泡 させることも可能であり、あるいは、少なくとも区画に分けて着色されることも 可能である。 構造要素からポリマー材料の外面に近づくにつれて、剛性および強度が次第に 減少することは重要なことであり、それによって、成形品およびデザイン構造部 材に損傷を受けたときに、あるいは、成形品およびデザイン構造部材が変形した ときに、きわめて大きなエネルギーが吸収されることが保証される。とくに、車 両フレーム、車体、キャビンなどの製品においては、車体を構成する成形品およ びデザイン構造部材が、いわゆる衝突試験において、とりわけ大きなエネルギー を吸収することは重要なことであり、それによって、例えば、車内またはキャビ ン内にいる人が最大限に保護される。 図面の簡単な説明 以下、添付の図面を参照して、実施の形態によって本発明を詳細に説明する。 図1は、使用されるさまざまな材料の応力ひずみ図である。 図2は、本発明によるプラスチック成形品およびデザイン構造部材の例として の液体タンクを示す図である。 図3a〜図3cは、結合、結合要素、および、耐力構造部分の例を示す図であ る。 図4は、木枠状の耐力構造を備えたコンテナを示す図である。 図5は、円形タンクなどの円筒状の耐力構造を示す図である。 図6は、ケーブルカーを示す図である。 図7は、車体部分を備えた車両フレームを示す図である。 発明を実施するための最良の形態 図1は、応力ひずみ図を示し、これを用いて、上述したことを説明する。曲線 K1は、50%の炭素繊維によって強化されたエポキシ樹脂などの、連続繊維に よって強化されたマトリックス材料のような高い強度で大きな剛性を有する材料 による構造要素の応力ひずみ特性S(D)を示す。曲線K2は、短繊維によって 強化された熱可塑性材料の特性を示す。曲線K3は、強化されていない熱可塑性 材料のS(D)特性を示し、曲線K4は、ポリカーボネートフォームのようない わゆるインテグラルフォーム(integral foam)の応力ひずみ特性 S(D)を示す。 個々の材料の破壊に至るまでのエネルギー吸収は、曲線の下側に位置する斜線 領域によって表現される。したがって、個々の曲線の下側にある領域ができるだ け大きいことが重要であり、それは、個々の構造要素のコア(例えば、曲線K1 )から成形品の外面まで(例えば、曲線K3、K4)細かく段階化された応力ひ ず み関係を選択すると得られる。すなわち、選択された材料の剛性が、個々の構造 要素のコアから成形品の表面にかけて減少すると都合が良い。しかしながら、当 然のこととして、エネルギーを吸収するときに、界面における剥離または破壊が 発生しないように、個々の選択された材料が相溶性を有することもまた重要であ る。 成形品およびデザイン構造部材を製造する場合、まず、個々の構造要素の製品 が、基礎材料として使用される。例えば、パイプ、ロッド、断面材などの引抜成 形品または連続押出成形品が、基礎材料として使用され、そして、それらの連続 材料が、所望の長さに細分される。熱可塑性の繊維強化連続構造要素は、例えば 、引抜成形によって製造される。押出成形の場合には、例えば、繊維強化連続デ ュロマー材料が成形され、それは、対応する添加剤によって急速に硬化させられ るか、あるいは、後アニール、UV処理などの後処理によって硬化させられる。 同時押出成形によってこれらの連続材料を製造することも可能であり、ゆえに、 上述したように、構造要素は多層構造を有する。内部コアは、例えば、繊維強化 デュロマー材料から構成されてもよく、それに対して、最も外側の層は、少なく ともその一部分が、例えば、ポリプロピレンおよびポリカーボネートなどの熱可 塑性材料から製造される。もちろん、個々の材料層は、お互いに良好に接着して 相溶性を呈することが重要である。 良好な接着は、一方では、境界層すなわち界面への接着力によって実現するこ とができ、あるいは、境界層のそれぞれの側にある対をなす2つの材料における 分子の相互拡散によって実現することができる。境界層は、例えば、表面上のデ ュロマーを完全に硬化させないことによって、あるいは、溶融することのできる 熱可塑性樹脂を表面に配置することによって実現されてもよい。また、良好な接 着性は、境界層において、境界層を形成する2つのポリマー間に化学反応が存在 する場合、すなわち、ポリマーの分子間に化学反応が存在する場合にも得られる 。 2つのポリマー間の下塗結合層(図3cの符号9)を配置することが最終的に可 能である。 例えば、ロッド、プレート、パイプ、T断面材のような個々の構造要素を製造 した後、それらの構造要素が組み立てられあるいは組み合わせられて、耐力構造 が形成される。これは、例えば、差し込み部分、ねじ込み部分、締結部分などを 有してもよい結合要素を用いた組み立てによってなされてもよい。これらの結合 要素は、動かないものかまたは関節式のもののいずれでもよく、それによって、 結果として得られる耐力構造は、動かないか、あるいは、ある程度の柔軟性を有 することができる。また、個々の構造要素が、ともに接着され、溶接され、かつ 、ねじ留めされるなどして1つに結合されることももちろん可能である。耐力構 造の構造要素の少なくとも一部分がお互いに結合されることは重要なことである 。耐力構造の製造に続いて、それは、金型またはダイに配置され、そして、好ま しくは、熱可塑性ポリマー材料が、成形されあるいは押し出される。成形されあ るいは押し出されるべきポリマー溶融液が、耐力構造の構造要素の最も外側の層 と相溶性を有すること、すなわち、耐力構造の表面が、ポリマー溶融液と良好に 結合することは重要なことである。ここでは、成形品またはデザイン構造部材を 形成するためのポリマー材料を複数層の形態で構成することができるので、成形 されたかまたは押し出されたポリマー材料が硬化した後、ここで包まれた耐力構 造部材がさらなる金型またはダイに挿入されるか、あるいは、壁に滑り要素を提 供することによって、現在の金型またはダイの容積を増加させてもよい。これら は、いわゆる複数のキャビティ金型を構成し、それは、多層成形品を形成するた めの複数のポリマー材料の成形または押出成形を可能にする。 このように、例えば、外側のポリエチレン−ポリプロピレン共重合体などのポ リマー材料に向かって、PBTまたはTopas(重合環状ビニルモノマー)の ようなポリエステルが押し出されることによって、上述した内側から外側への剛 性変化を実現することも可能であり、それは、比較的に限られた剛性を有し、き わめて良好な表面仕上げを提供するので、最終的な成形品またはデザイン構造部 材は、仕上げ加工を必要としない。また、これは、最も外側の層を着色するのを 可能にするので、最終的に製造された成形品またはデザイン構造部材を塗装しな くてもよい。 きわめて軽量の成形品およびデザイン構造部材を得るためには、ポリマー材料 を少なくとも部分的に発泡させると都合が良い。例えば、ポリカーボネート、ポ リウレタン、または、PBTまたはTopasのようなポリエステルからなるい わゆる構造用フォームは適切なものであり、それらは、優れた重量、強度、およ び、硬度特性を有する。すなわち、軽量の割りには比較的に高い表面強度を有す る。 本発明によるポリマー材料を用いる場合の大きな利点は、上述したように、製 造された成形品またはデザイン構造部材の表面を仕上げ加工または再加工をしな くてもよいことである。また、例えば、ポリマーの着色のような特有の表面効果 を得ることも可能であり、それは、塗装を不必要なものにする。また、いわゆる “アクリルペイントタッチ”を模倣することも可能であり、あるいは、成形また は押出の際に、表面構造を形成することも可能である。 このようにして製造された、例えば、車体などの成形品は、錆または腐食しに くいというさらなる大きな利点が後になって得られる。生じた引っかき傷は、ほ とんど目に見えず、車体が錆びることもない。また、引っかき傷は、再研磨する ことができ、それによって、もはや見えなくなる。 もう1つの利点は、ポリマー材料が、溶融によって再粒状化されることによっ て、例えば、ケース、タンク、車体などのそのような成形品が、容易にリサイク ルできることであり、また、繊維強化構造要素は、例えば、繊維強化材として、 再使用することができることである。 本発明の基本概念は、まず最初に、メーター単位で販売されている材料からフ レームまたは耐力構造部材を製造することであり、その個々の構造要素は、簡単 で安価な方法で製造することができ、構造要素は、例えば、ロボットを用いて組 み立てることができる。 挿入されたマットで全体が繊維強化される従来の良く知られた車体、あるいは 、上述した巻き付けプロセスとは異なり、本発明によれば、構造要素は、単純な 方法で組み立てられ、最終的な成形品のきわめて高い強度および寸法安定性を保 証する耐力構造部材またはフレームを構成する。また、本発明によれば、マット またはハニカム構造部材のような平面構造要素を使用することも可能であり、そ して、それらをお互いに結合することができ、また、さらなる構造要素に結合す ることができることは重要なことである。 図2は、本発明によるプラスチック成形品およびデザイン構造部材の例として 液体タンク11を示し、耐力構造3が見えるように、それの壁は、透き通った態 様で示される。耐力構造3は、構造要素5として、縦バー19およびクロスバー 21に加えて、個々の壁を強化または補強する対角線バー17を備えた空間格子 フレーム13を備える。液体タンク11の角23において、個々の構造要素すな わちバーがお互いに結合され、それは、図3aに示されるように、例えば、結合 要素7としての差し込み式結合部品25によってなされてもよい。縦バー17、 19、および、21は、例えば、炭素繊維によって強化されたウレタン樹脂から なるバーであってもよく、それらは、個々のバーを取り囲んでいるポリマー材料 のより良好な接着を保証するために、表面塗装または表面処理がなされている。 また、これらの構造要素3は、その他の断面形状を有してもよく、例えば、パイ プとして構成されてもよい。押出成形によって、隙間24および26が、バー間 の壁として、上述のポリマー材料8でふさがれる。 図3a〜3cは、結合と、結合要素7と、バー状の長さ方向(5.1)の構造 要素および平面状(5.2)の構造要素によるさまざまな種類の結合領域6とを 示し、それらは、適切に選択され組み合わされることによって、耐力構造3を構 成する。 図3aは、差し込み式結合部品25を結合要素7として示し、差し込んで接着 することによって、例えば、図2に示されるバー17、19、21が、それに結 合される。 図3bは、例えば角管の形態を有する2つの交差する縦断面材の結合を構造要 素5として平面図で示し、それらは、平面結合要素7としてのプレートに接着さ れ、その平面結合要素7においては、あらゆるものが、部分的な領域の成形品と しての繊維強化ポリマー材料8によって取り囲まれて一緒に支持され、ここでは 、それは、結合領域6を形成する。 図3cは、長さ方向の構造要素5.1としての角管断面材の結合を断面図で示 し、それが、平面構造要素5.2としてのプレートに接着または溶接される。壁 領域が結合され、それは、例えば、発泡部分領域8.0を備えたポリマー材料8 を備えてもよく、あるいは、それは、グリッドかまたはハニカムのようなさらな る平面構造要素5.2を含んでもよい。ここでは、周囲の形状付与ポリマー材料 8が、再度、強化結合領域6を形成する。また、ポリマー材料は、2つかまたは それ以上の層8.1および8.2から構成されてもよい。さらにまた、構造要素 とポリマー材料との間のきわめて強い結合を構造要素5.1および5.2に提供 するための結合層9が存在し、例えば、構造要素5.1および5.2の最も外側 の層を形成する。丸く成形されたポリマー材料は、例えば、より強い繊維強化層 8.1から構成され、それに続いて、その上に、さらなる強化されないポリマー 層8.2が成形され、それらの応力ひずみ特性は、図1に示される曲線に対応し 、8.1=K2、8.2=K3、さらに、ポリマーフォーム8.0=K4である 。 また、コンテナの壁は、例えば、図4のクレート状コンテナの場合に示される ように、支柱としてのラス(lath)状すなわち平面構造要素によって支持さ れてもよい。耐力構造を構成する個々の構造要素は、例えば、引抜成形または押 出成形によって連続繊維強化熱可塑性材料またはデュロマー材料で“連続的”に 製造されてもよいことは重要なことである。高いモジュラスを有するとりわけ高 い強度の硬質構造要素が要求される場合には、例えば、とりわけ高い50〜60 容量%の割合の連続繊維強化材が使用されてもよい。また、少なくとも部分的に いわゆるノボラックを使用することも都合が良く、それは、市販されているデュ ロマーよりも高い架橋密度を提供する。 連続繊維強化材は、上述のどのような繊維から構成されてもよく、これらの繊 維を取り巻くポリマーがその表面を容易に湿らすことができるように、マトリッ クスポリマーに練り込まれる前に置換されなければならない。しかしながら、こ れは良く知られた方法である。なぜなら、従来技術は、例えば、ガラス繊維、炭 素繊維、アラミド繊維などによって、熱可塑性樹脂およびデュロマーを強化する ことをすでに開示しているからである。 最後に、補強要素に加えて、ハニカム構造を備えた個々の壁を隙間24、26 に提供することも可能である。これらのハニカム構造が、もう一方の構造要素1 7、19、21(図2)に結合されることは重要なことである。 例えば、洗面器、きわめて大きな径のパイプ、圧力タンク、などの壁を形成す るためのそのような耐力構造3のもう1つの例が、構造要素5としての曲線状の 長さ方向の断面材すなわちパイプおよび結合要素7および25として図5に示さ れる。 図6は、ケーブルカー31を示し、それの耐力基礎フレームは、本発明による 耐力構造3によって構成される。とくに、支持アーム32が固定されるベース構 造部材およびルーフ構造部材の強度に関して多くの要求があるので、ルーフ33 は、構造要素を補強要素35として含んでおり、それは、例えば、側壁の補強要 素よりも大きな寸法を有する。また、例えば、平面構造要素5.2のさらなる例 として、比較的に小さい寸法のグリッド状の構造部材37を側壁の補強要素とし て使用することも可能であり、それは、耐力構造3のフレーム39に固定される 。 図7は、さらなる例として、高い強度の耐力構造を備えた車両フレーム41 を示す。耐力構造は、平面部品5.2に結合された強度のある長さ方向の構造要 素5.1を備え、耐力構造の一部分は、周囲のポリマー材料8とともに車体部品 を構成することができる。このことは、自立プラスチックボディーを製造するの を可能にする。 これらは、当然のことながら、例を構成するだけであり、図2〜7に示される 本発明の考えられるあらゆる応用形態においては、それは、任意の態様でどのよ うにでも変更、変形、あるいは、補足されてもよい。とりわけ、本発明による耐 力構造3を構成する上述の補強要素すなわち構造要素5は、ただ単に、本発明を わかりやすく説明するために選択されたものである。当然のことながら、図2〜 7に示されるパイプまたはロッド、垂直フレーム部材、グリッド、および、ラス の代わりに、例えば、T断面材、U断面材、L形断面材のような別の補強要素を 使用してもよく、あるいは、積層板、マット、ハニカムなどを平面構造要素とし て使用してもよい。 また、ただ単に本発明および本発明の概念を説明するために例としてここに示 された使用法は、耐力機能が要求されるその他の任意のケース、容器、キャビン 、車両、コンテナ、車体などの製造に応用することもできる。 本質的に高分子材料を備えた成形品およびデザイン構造部材からなる製品の場 合、まず最初に、耐力構造を構成することは重要なことであり、それに続いて、 その耐力構造は、成形品およびデザイン構造部材を形成する高分子材料によって 、少なくともその一部分が取り囲まれあるいは包まれる。耐力構造を構成する個 々 の構造要素および最後に成形品を形成するポリマー材料のどちらも、1つの層か または複数層の形態であってもよく、あるいは、複数の部材によって構成されて もよい。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.コンテナ、ケース、液体タンク、容器、パイプライン、車両フレーム、車 体などのプラスチック成形品およびデザイン構造部材であって、 耐力構造(3)が、複数のお互いに結合された高強度の繊維強化された個々の 構造要素(5)から構成され、 前記耐力構造が、成形品を形成するポリマー材料(8)によって少なくとも部 分的に取り囲まれたことを特徴とするプラスチック成形品およびデザイン構造部 材。 2.構造要素(5)は、ガラス、炭素、アラミド、LCポリマーの連続繊維、 または、その他の高強度ポリマー繊維によって強化されていることを特徴とする 請求項1に記載のプラスチック成形品およびデザイン構造部材。 3.構造要素(5)が、マトリックス材料として、ポリアミド(PA)、ポリプ ロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタ レート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリアクリレー ト、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、またはポリエーテルエーテルケトン (PEEK)などの熱可塑性樹脂を有することを特徴とする請求項1または2に 記載のプラスチック成形品およびデザイン構造部材。 4.構造要素(5)が、マトリックスとして、ポリウレタン(PUR)、不飽和 ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミノプラスチック、また は、ノボラック樹脂などのデュロマー材料を有することを特徴とする請求項1ま たは2に記載のプラスチック成形品およびデザイン構造部材。 5.耐力構造(3)を形成するための構造要素(5)として、ロッド、パイプ 、バー、断面材などの長さ方向の構造部材、および、プレート、積層板、ハニカ ム、グリッドなどの平面構造部材が使用されることを特徴とする請求項1〜4の いずれか1項に記載のプラスチック成形品およびデザイン構造部材。 6.耐力構造(3)を構成するための構造要素が、結合要素(7)によってお 互いに結合されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のプラス チック成形品およびデザイン構造部材。 7.耐力構造を提供するための個々の構造要素(5)が、押出成形、引抜成形 、射出成形、または、その他の連続プラスチック加工プロセスによって製造され 、個々の要素は、切断、打ち抜き、圧延、のこ引き、そして、その後の仕上げに よって、連続材料から形成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項 に記載のプラスチック成形品およびデザイン構造部材。 8.耐力構造を構成するための個々の構造要素が、高強度のコアと、構造要素 を直接に取り囲むポリマー材料(8)と相溶性のある最も外側の層としての結合 層とを備えた複数層からなる形態であり、その結果として、構造要素とポリマー 材料とが、結合層(9)によって、粘着性によってしっかりとお互いに結合され ることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のプラスチツク成形品お よびデザイン構造部材。 9.構造要素(5)の表面が、取り囲んでいるポリマー材料(8)との接触面 において拡散が存在する程度の相溶性を有することを特徴とする請求項1〜8の いずれか1項に記載のプラスチック成形品およびデザイン構造部材。 10.ポリマー材料(8)が、ポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)、ポ リエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポ リカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリアクリレート、ポリフェニレン サルファイド(PPS)、または、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)など の熱可塑性ポリマーを有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記 載のプラスチック成形品およびデザイン構造部材。 11.ポリマー材料(8)が、短繊維強化材または長繊維強化材を有すること を特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のプラスチック成形品および デザイン構造部材。 12.ポリマー材料(8)が、構造要素(5)の結合箇所において、結合領域 (6)を形成することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のプラ スチック成形品およびデザイン構造部材。 13.ポリマー材料が、複数層からなる形態(8.1、8.2)であり、個々 の層におけるポリマー材料の強度および剛性が、構造要素(5)から表面にわた り次第に減少することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載のプラ スチック成形品およびデザイン構造部材。 14.ポリマー材料(8)が、少なくとも部分的に発泡させられる(8.0) ことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載のプラスチック成形品お よびデザイン構造部材。 15.ポリマー材料(8)が、少なくとも部分的に着色されたことを特徴とす る請求項1〜14のいずれか1項に記載のプラスチック成形品およびデザイン構 造部材。 16.請求項1〜15のいずれか1項に記載のプラスチック成形品およびデサ イン構造部材を製造する方法であって、 連続繊維強化ポリマーまたは高強度ポリマーからなる構造要素(5)を使用す る工程と、 構造要素を所定の寸法に切断し、加工し、組み立てる工程と、 構造要素を耐力構造(3)に結合する工程と、 耐力構造の少なくとも一部分を金型に挿入する工程と、 熱可塑性ポリマー溶融液(8)を金型に充填する工程と、 金型から成形品を取り出す工程と、 を含むことを特徴とする方法。 17.ポリマー材料(8)が、押出成形によって形成されることを特徴とする 請求項16に記載の方法。 18.金型から取り出した後、少なくとも部分的に取り囲まれた耐力構造(3 )がさらなる金型に挿入され、耐力構造を少なくとも部分的に取り囲む多層ポリ マー材料(8.1、8.2)を形成するために、さらなるプラスチックポリマー 溶融液がその金型に充填されることを特徴とする請求項16または17に記載の 方法。 19.プラスチックポリマー溶融液を充填した後、移動可能な璧体によって同 じ金型の容積を増加させ、それに続いて、耐力構造を取り囲む多層ポリマー材料 を形成するために、さらなるポリマー材料が、同じ金型に充填されることを特徴 とする請求項16または17に記載の方法。 20.多層構造要素または多層ポリマー材料の場合に、界面における粘着性に よって、界面の両側における分子の相互拡散によって、界面における化学反応に よって、あるいは、構造要素(5)とポリマー材料(8)との間に下塗結合層( 9)を配置することによって、良好な結合が界面において得られることを特徴と する請求項16〜19のいずれか1項に記載の方法。 21.耐力構造(3)を形成するために、ねじ込み式の、差し込み式の、およ び、締結式の結合要素などの積極的な結合要素(7)によって、個々の構造要素 (5)が結合されることを特徴とする請求項16に記載の方法。 22.接着、溶接、などによって、個々の構造要素(5)が非積極的にお互い に結合されることを特徴とする請求項16に記載の方法。 23.耐力構造を形成するための個々の構造要素(5)の結合が、ネット、ス トリップなどで個々の構造要素を包むことによって得られることを特徴とする請 求項16に記載の方法。 24.請求項1〜15のいずれか1項に記載のプラスチック成形品およびデザ イン構造部材を備えた車両フレーム。
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