(57)【要約】  本発明は、スタックを形成する強化複合体材料の複数の層を含む強化複合体に関し、高い使用時の応力を受ける前記スタック内の場所に使用される複合体材料の層の数及び／又は配向が、前記スタックの使用時の応力の評価に従って、前記スタック内の他の場所と比較して、使用時の応力の高い場所に提供される複合体材料の追加的な層によって増加され、強化される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化複合体材料の複数の層を含む強化複合体であって、潜在的に応力を受ける場所で使用される強化複合体材料の層の数が、それらの場所で評価される前記潜在的な応力に応じて決定され、且つ複合体材料のより多くの層が、より高い応力に対する潜在性がある場所で提供される、強化複合体。
【請求項２】
基体に強化材料として提供される、請求項１に記載の強化複合体。
【請求項３】
前記基体が、金属製基体、木製基体及びプラスチック製基体から選択される、請求項２に記載の強化複合体。
【請求項４】
前記基体が、自動車、ボート又は航空宇宙用輸送機関に使用される部品である、請求項３に記載の強化複合体。
【請求項５】
前記強化複合体を前記基体に接着するための接着剤を更に含む、請求項２から４のいずれか一項に記載の強化複合体。
【請求項６】
前記強化複合体を金型表面から剥離するための剥離材料を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の強化複合体。
【請求項７】
強化材料と、硬化されて強化複合体を生成する樹脂材料との複合体を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の強化複合体。
【請求項８】
熱硬化性樹脂マトリクス中に埋め込まれた強化繊維を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の強化複合体。
【請求項９】
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂である、請求項８に記載の強化複合体。
【請求項１０】
前記樹脂材料が、靭化剤を含む、請求項９に記載の強化複合体。
【請求項１１】
前記繊維強化材が、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維又はこれらの混合物を含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の強化複合体。
【請求項１２】
前記繊維強化材が、一方向のもの、織物、細断されたもの、二軸織物又は三軸織物である、請求項８から１１のいずれか一項に記載の強化複合体。
【請求項１３】
前記強化複合体中の前記繊維が、前記強化複合体中の任意の特定の場所で使用される材料の種々の層において、異なる方向に配列している、請求項１２に記載の強化複合体。
【請求項１４】
前記強化複合体を基体に付着させる場合に前記繊維強化材と前記基体との間のガルバニックカップリングを防止する絶縁層を含む、請求項８から１３のいずれか一項に記載の強化複合体。
【請求項１５】
高い応力に脆弱であると認識される場所で提供される複合体材料の追加的な層の少なくとも１つが、オフカット又はスクラップ材料である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の強化複合体。
【請求項１６】
追加的なプライを含む選択された領域に、テープ材料の多数のプライを含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の強化複合体。
【請求項１７】
複合体材料の積層によって強化される基体であって、前記複合体材料の厚さが、前記基体の表面に亘って変化し、より高い応力を受ける潜在性を有すると評価された前記基体上の場所に、前記複合体材料のより厚い断片が提供される、基体。
【請求項１８】
前記基体が金属を含む、請求項１７に記載の強化された基体。
【請求項１９】
前記基体が鋼又はアルミニウムを含む、請求項１８に記載の基体。
【請求項２０】
請求項１７から１９のいずれか一項に記載の基体を含む、自動車部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維で強化された複合体における又はこれに関連する改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維で強化された材料、特に、繊維と熱硬化性樹脂とを含むプリプレグを含む複合体をスタックして、プリフォームを形成することができる。これらのプリフォームは、その後、金型又は真空バッグ内で硬化されて、強化された複合体材料を形成する。このような複合体材料は既知であり、それらは、軽量且つ高強度であり、自動車及び航空宇宙産業等の多くの構造的な用途において、並びにタービンブレードを作製するのに使用されるスパー及びシェル等の風力タービン部品等の産業的な用途において使用される。
プリプレグは、未硬化状態の樹脂に含浸され、硬化の準備にある繊維及び／又はファブリックを表すために使用される用語である。繊維は、トウ（ｔｏｗ）又はファブリックの形態であってもよい。トウ又はファブリックには、一般的に、フィラメントと称される複数の細い繊維が含まれる。プリプレグに使用される繊維材料及び樹脂は、硬化した複合体材料に必要とされる特性、また、その複合体材料が使用される用途に応じて選択される。
【０００３】
プリプレグの製造には、種々の方法が提案されており、好ましい方法の１つには、可動性繊維ウェブを液体、溶融又は半固体の未硬化熱硬化性樹脂に含浸させることが挙げられる。次に、この方法によって製造されたプリプレグを、所望の寸法の断片に切断し、その断片のスタックを成形し、加熱によって硬化させて、最終的な繊維強化積層体を製造する。硬化は、硬化用金型に入れることができる真空バッグ内で行ってもよく、これは、ブレード用シェル及びスパー等の風力エネルギー構造体を製造するのに好ましい。あるいは、スタックを密閉金型内で形成し、加熱によって金型内で直接、硬化（圧縮成形）させてもよい。
このような用途に使用する樹脂の好ましいファミリーには、硬化性エポキシ樹脂があり、硬化剤及び硬化剤促進剤は、硬化サイクル時間を短縮するために、通常は樹脂中に含まれる。エポキシ樹脂は、硬化後、脆くなり、衝撃を受けると、最終的な積層体に、ひび（ｃｒａｃｋ）や割れ（ｆｕｒａｃｔｕｒｅ）を生じ得るが、非常に適切な樹脂であり、それ故に、エポキシ樹脂中に熱可塑性樹脂又はゴム等の靭化材料を含ませるのが一般的な方法である。
【０００４】
プリプレグは、強化材料よりなる一体的な層の形態であってもよく、又はランダムな方向に配向して準等方性材料層を形成する部材の形態であってもよい。従来は、多数のプリプレグ層又は部材を結合して、複合体積層構造体を形成する。プリプレグ層は、平行に、面内方向ではランダムに（準等方性に）又は等方性若しくは準等方性のプリプレグ部材として配列することができる。
積層体を形成した後、それを必要な形状に切断してもよい。これによると、無駄で不経済となり得るオフカットを生じる。
複合体は、自動車、航空機、鉄道車両、ボート及び船舶等の物品に、強度と補強を提供するのに使用することができる。特に、複合体は、金属部品に積層して、補強しつつ、特に部品の重量も減少させることができる。必要とされる補強の程度は、部品の長さに沿って、又はその幅に亘って変化させることができる。例えば、部品の特定の領域では、それらの領域がクラッシュをより受け易い可能性がある、即ち、それらの領域が、物品の受け得る外力が他の場所よりも大きい場所にある可能性があるので、余分な強度を必要とする場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
今日まで、最大の補強が部品の特定の場所でのみ必要となり得るにもかかわらず、複合体は、部品全体に亘って、必要とされる最大の補強をもたらす量で提供されてきた。これによると、必要とされるよりも多くの複合体材料を使用するので、無駄で不経済であり、更に、部品の重量が不必要で望ましくなく増加することになる。これにより、車両等の燃費が悪くなり得る。
自動車、ボート等の輸送機関の設計では、その輸送機関が受ける可能性のある応力を評価し、それに応じて、特定の領域で必要とされる補強の程度を調節する。
複合体は、特定の用途に適合するように切断することによって、更に適合させることができる。これには、無駄で非効率的となり得るスクラップ複合体材料を生じるという欠点がある。
本発明は、上記の問題を解決するか、又は少なくとも軽減し、及び／又は一般的に改良することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、添付の特許請求の範囲のいずれか一項に定義される、強化複合体、強化された基体、自動車部品、コンパウンド、及び方法が提供される。
別の発明によると、潜在的に応力を受ける場所で使用される強化複合体材料の層の数は、それらの場所で評価される潜在的な応力に応じて決定されるが、より高い応力に対する潜在性がある場所で、複合体材料のより多い層が提供される。
第１の態様では、本発明は、強化複合体材料の複数の層を含む強化複合体を提供するが、潜在的に応力を受ける場所で使用される強化複合体材料の層の数は、それらの場所で評価される潜在的な応力に応じて決定され、且つより高い応力に対する潜在性がある場所には、複合体材料のより多い層が提供される。
強化複合体は、任意の基体、特に金属製基体、木製基体及びプラスチック製基体に、強化材料として提供することができる。基体は、自動車、ボート、航空宇宙輸送機関等に使用される部品であってもよい。従って、本発明は、更に、複合体材料を積層することによって強化される基体を提供するが、その複合体材料の厚さは、基体の表面に亘って変化し、より高い応力を受ける潜在性を有する基体上の場所には、複合体材料のより厚い断片が提供される。
【０００７】
強化複合体の厚さは、基体の表面に亘る種々の場所に提供される強化複合体材料の層の数を調節することによって変化させることができる。強化複合体材料は予め作製され、硬化され、次に強化されるべき基体に積層されるか、又は未硬化強化複合体材料（プリプレグ）の層が基体上に積層され、硬化されて、硬化された複合体の形成と、複合体の基体への接着とが共に行われる。
本発明で使用される強化複合体は、基体の強化に使用することができる。好ましい実施形態では、強化複合体は、複合体を基体に接着するための接着剤を更に含む。接着剤は、強化複合体と基体材料との間の結合を改良する。
【０００８】
基体材料と強化複合体は結合されて、一体的成形材料を形成する。一体的成形材料は、一体的成形材料を、所望の形状に成形するように調整されている圧縮成形型内に配置してその後に硬化するか、又は一体的成形材料を同時に硬化しながら、所望の形状に成形するように調整されている圧縮成形型内に配置する。
一体成形材料には、成形材料を型表面から剥離するための剥離材料が更に含まれ得る。好適な剥離材料には、ポリオレフィンフィルム材料が含まれ得る。好ましくは、ポリオレフィンフィルム材料には、Ｃ２（ポリエチレン）からＣ６の範囲の種々のポリオレフィンポリマー及び／又はそのコポリマーの多数の層が含まれ得る。
他の好適な剥離材料には、フッ素化熱可塑性フィルム（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ））；塩素化熱可塑性フィルム（例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ））；低表面エネルギー熱可塑性フィルム（例えば、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ））；低表面エネルギーを有するように化学的に改質された熱可塑性フィルム（例えば、シロキサン処理ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ））；薄い金属箔（例えば、アルミニウム）；予備硬化熱硬化性繊維強化積層体；低融点ワックス（例えば、パラフィンワックス）若しくは合成ワックス（例えば、置換アミドワックス）若しくは脂肪酸の塩（例えば、ステアリン酸カルシウム）のフィルム；低融点ワックス（例えば、パラフィンワックス）若しくは合成ワックス（例えば、置換アミドワックス）若しくは脂肪酸の塩（例えば、ステアリン酸カルシウム）を注入された織った繊維若しくはベール層；又はこれらの混合物が含まれ得る。好ましい実施形態では、剥離フィルムには、剥離側と非剥離側とがある。
【０００９】
好適な接着材料は、ペーストとしてフィルム形態で塗布されても、或いはスプレーされてもよいが、エポキシ、シアナートエステル、及びフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる群から；又はポリウレタン、ポリビニルアセタート（ＰＶＡ）及びＰＶＣ等の熱可塑性結合接着剤からなる群から選択することができる。好適なエポキシ樹脂には、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦのジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂及びＮ−グリシジルエーテル、グリシジルエステル、脂肪族及び脂環式グリシジルエーテル、アミノフェノールのグリシジルエーテル、任意の置換フェノールのグリシジルエーテル並びにそれらのブレンドが含まれる。また、上記熱硬化性ポリマーの改質ブレンドも含まれる。これらのポリマーは、典型的には、カルボキシ末端ブチルゴム（ＣＴＢＮ／ＲＡＭ）の結合等のゴム又は熱可塑性樹脂の付加によって改質されるが、改質剤のオレフィン性によって、基体表面からオイルを吸収して、より良好な結合を形成する接着剤の能力が高められる。これらのポリマーは、しばしば、界面活性剤又は接着促進化学物質によって更に改質される。任意の好適な触媒を使用してもよい。触媒は、使用される樹脂に対応するように選択される。エポキシ樹脂と共に使用するための１つの好適な触媒は、ジシアンジアミド硬化剤である。触媒作用を促進してもよい。ジシアンジアミド触媒を使用する場合、置換尿素が促進剤として使用され得る。好適な促進剤には、Ｄｉｕｒｏｎ、Ｍｏｎｕｒｏｎ、Ｆｅｎｕｒｏｎ、Ｃｈｌｏｒｔｏｌｕｒｏｎ、トルエンジイソシアナートのビス尿素及び他の置換同族体が含まれる。エポキシ硬化剤は、Ｄａｐｓｏｎｅ（ＤＤＳ）、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ＢＦ３−アミン錯体、置換イミダゾール、無水物の促進剤、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、芳香族ポリエーテルアミン、脂肪族アミン付加物、脂肪族アミン塩、芳香族アミン付加物及び芳香族アミン塩から選択し得る。
【００１０】
好ましくは、接着剤には、エポキシ樹脂、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）硬化剤、置換尿素促進剤及びエチレン酢酸ビニルが含まれる。
接着剤層は、好ましくは、織布又はスクリムを含む。スクリムは、成形材料と基体材料との間の結合線の厚さを制御する。これにより、シート成形コンパウンド又はブランクが成形中に圧力を受ける場合に、接着剤が基体の表面から確実に剥がれないようにできる。スクリムは、接着剤層を塗布する前に、成形材料上に提供することができる。
本発明による強化複合体には、硬化されて前記強化複合体を生成する、強化材料と樹脂材料との複合体が含まれる。硬化プロセスは、架橋プロセスによって、可塑性物質から樹脂を転化する。分子鎖を化学的活性部位で反応させて、硬い３次元構造に結合させるエネルギー及び／又は触媒を添加する。架橋プロセスによって、より大きい分子量を有する分子が形成され、より高い融点を有する材料になる。反応中、融点が周囲の周囲温度よりも高くなるように分子量が増加し、材料は固体材料になる。
【００１１】
本発明で使用される強化複合体材料での使用に好適な樹脂材料は、エポキシ、シアナートエステル及びフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる群から選択し得る。好適なエポキシ樹脂には、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦのジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂及びＮ−グリシジルエーテル、グリシジルエステル、脂肪族及び脂環式グリシジルエーテル、アミノフェノールのグリシジルエーテル、任意の置換フェノールのグリシジルエーテル並びにそれらのブレンドが含まれる。また、上記熱硬化性ポリマーの改質ブレンドも含まれる。これらのポリマーは、典型的には、ゴム又は熱可塑性樹脂の付加によって改質される。任意の適切な触媒を使用してもよい。触媒は、使用される樹脂に対応するように選択される。エポキシ樹脂と共に使用するための１種の適切な触媒は、ジシアンジアミド硬化剤である。触媒作用を促進してもよい。ジシアンジアミド触媒を使用する場合、置換尿素を促進剤として使用し得る。好適な促進剤には、Ｄｉｕｒｏｎ、Ｍｏｎｕｒｏｎ、Ｆｅｎｕｒｏｎ、Ｃｈｌｏｒｔｏｌｕｒｏｎ、トルエンジイソシアナートのビス尿素及び他の置換同族体が含まれる。エポキシ硬化剤は、Ｄａｐｓｏｎｅ（ＤＤＳ）、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ＢＦ３−アミン錯体、置換イミダゾール、無水物の促進剤、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、芳香族ポリエーテルアミン、脂肪族アミン付加物、脂肪族アミン塩、芳香族アミン付加物及び芳香族アミン塩から選択し得る。更に、樹脂には、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）硬化剤、置換尿素促進剤が含有され得る。また、それらには、エチレン酢酸ビニルコポリマーも含有され得る。
【００１２】
樹脂材料には、靭化剤が含まれ得る。好適な靭化剤は、液体ゴム（アクリレートゴム、又はカルボキシル末端アクリロニトリルゴム等）、ナノ又はマクロサイズ範囲の固体ゴム（固体ニトリルゴム又はコア−シェルゴム等）、熱可塑性樹脂（ポリエーテルスルホン、ポリイミド等）、ブロックコポリマー（スチレン−ブタジエン−メタクリラートトリブロック等）、ナノ又はマクロサイズ範囲の高弾性率粒子（シリカ等）又はそれらのブレンドから選択し得る。
強化複合体材料には、天然繊維（例えば、亜麻、麻、藁、干し草、海草、玄武岩）、ガラス繊維、アラミド、ＰＡＮ又は炭素繊維、並びに炭素繊維及びガラス繊維等、これらの混合物等の繊維材料が含まれ得る。上記のように、繊維強化材料には、繊維材料の多数の層も含まれ得る。好ましくは、繊維強化層には、配向繊維が含まれる。
繊維材料層には、５５から１００００ｇｓｍ（ｇ／ｍ２）、好ましくは１００から８０００ｇｓｍ、より好ましくは１５０から４０００ｇｓｍの範囲の重量が含まれ得る。繊維層の厚さは、０．０５ｍｍから１０ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍから８ｍｍの範囲であり得る。
【００１３】
繊維材料は、一方向のもの、織物、細断されたもの、二軸織物又は三軸織物であってもよい。繊維の長さは、１ｍｍから数メートル、好ましくは５ｍｍから１００ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍから１００ｍｍ又はそれ以下で変化し得る。
本発明の好ましい実施形態では、強化複合体の繊維は、強化複合体の任意の特定の場所で使用される材料の種々の層で異なる方向に配列される。例えば、均一な厚さの複合体材料のベースの断片には、幾つかの層が含まれていてもよく、その層内の繊維の配向は、互いに平行であるか又は９０°であってもよい。高い応力に対する潜在性が認識される場所で提供される複合体材料の追加的な層は、ベースの層の繊維に対して９０°で配列させ得る。以下の表１は、一方向の繊維に基づく成形材料の層を、異なる配向の繊維についてどのように積層し得るかを示す。
【表１】
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【００１４】
しかし、本発明は、層内の繊維がランダムな配向を有するか、又は全ての層に平行である複合体に等しく適用可能である。例えば、繊維は織布として提供されてもよい。
本発明の強化複合体には、繊維強化材と強化複合体が付着される基体との間のガルバニックカップリングを防止するための絶縁層が含まれ得る。これは、金属基体と炭素繊維強化材にとって、金属の腐食を防止するのに特に有利である。
接着剤層を使用する場合は、その接着剤層に、基体材料と繊維強化材料との間のガルバニックカップリングを防止するための絶縁層が更に含まれていてもよい。接着剤層中の絶縁層は、接着剤又は別の材料によって形成し得る。接着剤中の絶縁層材料は、成形材料の絶縁層材料と異なっていてもよい。
絶縁層には、１Ｓ／ｍ以下、好ましくは０．１Ｓ／ｍ以下、より好ましくは０．０１Ｓ／ｍ以下、又は前記範囲の組み合わせの導電率を有する適切な絶縁層材料が含まれ得る。好適な絶縁材料には、ガラス繊維、亜麻、麻、ゴム、ポリアミド又はエチレン／酢酸ビニルコポリマー等の熱可塑性樹脂が含まれ得る。絶縁材料は、ベール、ファブリックのスクリムの形態であってもよい。
【００１５】
強化材料の硬化は、１段階で、又は２段階、３段階若しくはそれ以上の段階等の多数の段階で行い得る。硬化は、圧縮成形後又は圧縮成形中に起こり得る。硬化が多数の段階で生じる場合、１つ以上の段階が圧縮成形と一致し得る。
多段階硬化の場合、繊維強化複合体の層の典型的な初期硬化サイクルには、周囲温度から、３０から２００℃まで、好ましくは３０から１６０℃までの温度への昇温が含まれ、続いて、３０から２００℃、好ましくは５０から１６０℃、より好ましくは８０から１５０℃の範囲の一定の温度で、１秒から１０時間、好ましくは１０秒から１時間、１分から１時間、１分から４５分又は１分から３０分又は１から３０分及び／又は前記期間の組み合わせの範囲の時間、保圧段階（ｄｗｅｌｌ  ｓｔａｇｅ）を行ってもよい。保圧段階の後、温度を更に６０から２００℃、好ましくは６０から１６０℃の温度に上昇させ、続いて６０から２００℃、好ましくは６０から１６０℃、より好ましくは８０から１６０℃の範囲の一定の温度で、１秒から１０時間、好ましくは１０秒から１時間、１分から１時間、１分から４５分又は１分から３０分又は１から３０分及び／又は前記期間の組み合わせの範囲の時間、硬化段階を行う。
【００１６】
最初の硬化サイクルの後で、成形物品を周囲温度にまで冷却したある時期に、成形物品に、完全な熱的及び機械的特性を発達させるために、第２の「後硬化」工程を経てもよい。成形材料の典型的な後硬化サイクルには、周囲温度から、３０から２００℃まで、好ましくは３０から１６０℃までの温度への昇温が含まれ、続いて、３０から２００℃、好ましくは５０から１６０℃、より好ましくは８０から１５０℃の範囲の一定の温度で、１秒から１０時間、好ましくは１０秒から１時間、１分から１時間、１分から４５分又は１分から３０分又は１から３０分及び／又は前記期間の組み合わせの範囲の時間、保圧段階を行ってもよい。この保圧段階の後、温度を更に６０から２００℃、好ましくは６０から１６０℃の温度に上昇させ、続いて６０から２００℃、好ましくは６０から１６０℃、より好ましくは８０から１６０℃の範囲の一定の温度で、１秒から１０時間、好ましくは１０秒から１時間、１分から１時間、１分から４５分又は１分から３０分又は１から３０分及び／又は前記期間の組み合わせの時間、硬化段階を行う。
しかしながら、好ましくは、そして有利には、物品は、６０から２００℃、好ましくは８０から１６０℃の範囲の温度で、２０秒から８分、好ましくは４０秒から３分、より好ましくは６０秒から１２０秒及び／又は上記期間の組み合わせの期間に亘って単一の工程で成形される。物品は硬化されてもよいし、部分硬化されてもよい。部分硬化物品は、組み立て又はコーティング等の他のその後の製造工程中に硬化が進行し得る。
【００１７】
本発明の更なる実施形態では、構造体にベースの強化を提供するために、高い応力に対して脆弱であると認識される場所に提供される複合体材料の追加的な層の少なくとも１つは、プリプレグを所望の形状に切断する場合に得られる材料等のオフカット又はスクラップ材料であってもよい。このようにして、所望の高い局所的な強化を提供するのと同時に、無駄を低減することができる。
オフカット又はスクラップは、シート材料に固定してもよい。オフカット又はスクラップは、それらを固定する前に多数の繊維部材に切断してもよい。シート材料は、突出部、溝部又は複雑な湾曲部の表面を形成するために適用してもよい。
本発明では、追加的なプライ（ｐｌｙ）を含む選択された領域に、テープ材料の多数のプライを含む積層体を使用することができる。各プライには、互いに平行に配置されたテープ（コース（ｃｏｕｒｓｅ）とも称される）の１つ以上の断片が含まれ、各プライは１つ以上の下にあるプライに融合される。積層体中、各プライの形状、及び他のプライの繊維に対するそのプライの繊維の配向又は角度は、最終的な生成物品がその表面に亘って所望の構造的特性を有するように選択される。
【００１８】
層は一緒に結合してもよく、層を一緒に結合させるのに使用する方法及び結合の程度は、異なる実施形態では変更することができる別のパラメータである。コースを下にあるプライに結合させる方法には、接触加熱、超音波溶接、誘導溶接、レーザー加熱、高温ガス、又はプライを互いに接着させる他の方法を含め得るであろう。また、この方法は、関節式ヘッド若しくは可動基体表面、又はこの２つの位置決め方法の組み合わせと共に使用することもできるであろう。本明細書に記載した実施形態では、ｘ及びｙ方向に動き、並びに回転することができる平坦な基体表面に亘って位置する固定材料配置ヘッドを使用するが、配置ヘッドと基体表面との間の相対的な動きは、配置ヘッドを動かすこと又は両者の組み合わせによっても実現できるであろう。
別の発明によれば、スタックを形成する強化複合体材料の複数の層を含む強化複合体であって、その複合体材料の少なくとも１つの層が、配向樹脂含浸繊維部材を含む成形コンパウンドを含み、前記繊維部材は、スタックに配置される前に、強化複合体材料を切断することに由来するオフカット又はスクラップ材料から得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明は、添付図面を参照して説明される。
【図１】本発明の一実施形態に従う複合体強化材料の４つの強化部分を示す。
【図２】図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３】図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。
【図４】図１の線Ｃ−Ｃにおける断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
好ましい実施形態では、オフカット又はスクラップ材料は、強化複合体材料の多数の層を含むオフカット又はスクラップ材料を分離することに由来する。これにより、スクラップ材料を再使用することが可能になる。オフカット又はスクラップ材料は、好ましくは、繊維部材に切断される。
更なる実施形態では、成形コンパウンドは、繊維部材がランダムに配向したシート又は層の形態である。好ましくは、繊維部材には一方向繊維が含まれる。
更なる実施形態では、繊維部材は配向後に固定される。
成形コンパウンド層は、スタックの使用時の応力の評価に従って、スタック内の他の場所と比較して、高い使用時の応力を受けるスタック内の１つ以上の場所で使用される。
本発明の更に別の実施形態では、配向樹脂含浸繊維部材を含む成形コンパウンドが提供され、この繊維部材は、スタックを形成する強化複合体材料の複数の層を含む強化複合体を切断することに由来するオフカット又はスクラップ材料から得られる。好ましくは、オフカット又はスクラップ材料は、強化複合体材料の多数の層を含むオフカット又はスクラップ材料を分離することに由来する。
成形コンパウンドは、突出部、凹凸部、溝部及び複雑な湾曲部の形状の１つ以上を含む成形複合体部分の特定の形状を形成するように適合され得る。
繊維部材は、加熱することによって固定されて、シートを形成し得る。その部材は６０から８０℃の温度に加熱される。
繊維部材は、配向の後に固定される。
最後に、更なる実施形態にて、
ａ）強化複合体材料の複数の層を提供すること、
ｂ）スタックを形成すること、
ｃ）前記スタックを切断して、オフカット又はスクラップ材料を得ること、
ｄ）前記オフカット又はスクラップ材料を繊維部材に分離すること、
ｅ）前記繊維部材を配向させること、及び
ｆ）前記繊維部材を固定して、層を形成すること、
を含む成形コンパウンドを製造する方法を提供する。
好ましい実施形態では、複合体材料の少なくとも１つの層には、成形コンパウンドをスタック内に配置する段階を含む本発明の方法によって得られる成形コンパウンドが含まれる。
本発明は、添付図面を参照して説明される。
図１は、本発明の一実施形態に従う複合体強化材料の４つの強化部分を示す。
図２は、図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。
図３は、図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。
図４は、図１の線Ｃ−Ｃにおける断面図である。
図１は、材料の断片が場所（２）から除去されているベースの断片（１）をそれぞれ有する４つの部分を示す。
図２、３及び４は、得られた多層の複合体が、線Ｂ−Ｂに沿って追加的な強化材をどのように提供し、線Ａ−Ａ及び線Ｃ−Ｃに沿った種々の場所で局所化した追加的な強化材をどのように提供するかを示す。また、図２、３及び４は、種々の層の繊維の配向を、必要に応じてどのように変化させ得るかも示す。
図２及び図４のパート１及び３について示すように、局所化した追加的な強化材を有する構造的な強化材を提供するのに示された材料は、金属製の自動車部品等の基体に積層するのに適している。
【図１】
2019503281.tif 000004
【図２】
2019503281.tif 000005
【図３】
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【図４】
2019503281.tif 000007
【国際調査報告】
2019503281.tif 000008
2019503281.tif 000009
2019503281.tif 000010