(57)【要約】従来型のシートモールディングコンパウンド複合部品と比べて優れた特性を備えるシートモールディングコンパウンドで作られた複合部品が開示される。繊維材料がペースト層に隣接してベール層として導入され、ベールは、成形工程中、良好に流動する。複合部品の流動性及び表面特性の向上の原因は、成形中におけるベールの伸び及び向上した充填性能にある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良された表面特性を持つ複合部品を製造するために用いられる押し固め前のシートモールディングコンパウンドシートの単一プライであって、第１のキャリヤフィルム層と、キャリヤフィルム層に隣接して設けられた第１のペースト層と、第１のキャリヤ層の反対側で第１のペースト層に隣接して設けられたベールと、第２のキャリヤフィルム層と、ベールと第２のキャリヤフィルム層との間に設けられた第２のペースト層とを有することを特徴とするプライ。
【請求項２】
前記ベールは、複数本の不規則な形状をしたフィラメント又は繊維を更に有していることを特徴とする請求項１記載のプライ。
【請求項３】
前記第１のペースト層は、成形時に、実質的に表面細孔及び亀裂の無い外面を生じさせることができるバリヤ層を有していることを特徴とする請求項１記載のプライ。
【請求項４】
前記ベールと前記第２のペースト層との間に設けられたチョップト繊維の層を更に有していることを特徴とする請求項３記載のプライ。
【請求項５】
ベールとチョップト繊維の層との間に設けられたペーストの第３の層を更に有していることを特徴とする請求項４記載のプライ。
【請求項６】
前記プライは、表面を備えた金型内で圧縮成形され、前記ベールは、複数本の繊維から成り、前記繊維は、圧縮成形中、ペーストと共に流動し、前記ベールは、成形後、実質的に連続した形態で金型の実質的に表面全体を覆うことを特徴とする請求項５記載のプライ。
【請求項７】
前記ベールは、第１のペースト層の樹脂中での溶解度が高い結合剤を有していることを特徴とする請求項６記載のプライ。
【請求項８】
結合剤の溶解度は、樹脂中で約３５％以上であることを特徴とする請求項７記載のプライ。
【請求項９】
結合剤の溶解度は、樹脂中で約５０％以上であることを特徴とする請求項８記載のプライ。
【請求項１０】
結合剤の溶解度は、樹脂中で約７５％以上であることを特徴とする請求項９記載のプライ。
【請求項１１】
結合剤の溶解度は、樹脂中で約１００％以上であることを特徴とする請求項１０記載のプライ。
【請求項１２】
前記ベールは、長繊維を更に有していることを特徴とする請求項７記載のプライ。
【請求項１３】
前記第１のペースト層及び前記ベールのうち一方は、導電性材料から成ることを特徴とする請求項１２記載のプライ。
【請求項１４】
前記ベールは、第１のペースト層の樹脂中での溶解度が高い結合剤を有していることを特徴とする請求項１記載のプライ。
【請求項１５】
結合剤の溶解度は、樹脂中で約３５％以上であることを特徴とする請求項１４記載のプライ。
【請求項１６】
結合剤の溶解度は、樹脂中で約７５％以上であることを特徴とする請求項１５記載のプライ。
【請求項１７】
前記ベールは、長繊維を更に有していることを特徴とする請求項１４記載のプライ。
【請求項１８】
前記プライは、表面を備えた金型内で圧縮成形され、前記ベールは、複数本の繊維から成り、前記繊維は、圧縮成形中、ペーストと共に流動し、前記ベールは、成形後、実質的に連続した形態で金型の実質的に表面全体を覆うことを特徴とする請求項１７記載のプライ。
【請求項１９】
前記繊維の長さは、約１００ｍｍ〜約３００ｍｍであることを特徴とする請求項１８記載のプライ。
【請求項２０】
前記ベールは、乾式形成法を用いて作られ、前記乾式形成されたベールは、ニードルパンチされることを特徴とする請求項１８記載のプライ。
【請求項２１】
前記ベールは、前記乾式形成法において連続フィラメントを用いて作られることを特徴とする請求項２０記載のプライ。
【請求項２２】
前記ベールの常態引張強さは、その幅方向及び長さ方向の各々において少なくとも５Ｎ／ｍであることを特徴とする請求項１８記載のプライ。
【請求項２３】
前記ベールの常態引張強さは、長さ方向に少なくとも５０Ｎ／ｍであることを特徴とする請求項２２記載のプライ。
【請求項２４】
前記第１のペースト層は、ポリエステル樹脂、充填材、樹脂劣化防止剤、樹脂反応開始剤、アルカリ土類酸化物及び内部離型剤を更に有していることを特徴とする請求項７記載のプライ。
【請求項２５】
前記チョップト繊維は、チョップトガラス繊維及びチョップト炭素繊維から成る群から選択されていることを特徴とする請求項２４記載のプライ。
【請求項２６】
前記ベールと前記第１のペースト層のうち一方は、導電性材料から成ることを特徴とする請求項１記載のプライ。
【請求項２７】
前記導電性材料は、複数本の不規則な形状の炭素繊維、炭素フレーク、炭素フィブリル及び炭素粉末から成る群から選択されていることを特徴とする請求項２６記載のプライ。
【請求項２８】
前記ベールは、繊維から成り、前記プライは、表面を備えた金型内で圧縮成形され、前記繊維は、圧縮成形中、ペーストと共に流動し、前記ベールは、成形後、実質的に連続した形態で金型の実質的に表面全体を覆うことを特徴とする請求項１記載のプライ。
【請求項２９】
前記ベールの重さは、約２０グラム／平方メートル〜約２００グラム／平方メートルであることを特徴とする請求項２８記載のプライ。
【請求項３０】
前記ベールの重さは、約４０グラム／平方メートル〜約１２０グラム／平方メートルであることを特徴とする請求項２９記載のプライ。
【請求項３１】
前記ベールは、チョップト長繊維、連続フィラメント及び不規則形状の繊維から成る群のうち１つから成ることを特徴とする請求項３０記載のプライ。
【請求項３２】
前記ベールの常態引張強さは、その幅方向及び長さ方向の各々において少なくとも５Ｎであることを特徴とする請求項３１記載のプライ。
【請求項３３】
前記ベールの常態引張強さは、その長さ方向において少なくとも５０Ｎであることを特徴とする請求項３２記載のプライ。
【請求項３４】
前記ベールの繊維は、２０秒間にわたり２００℃を超える温度にさらされても溶融しないことを特徴とする請求項３３記載のプライ。
【請求項３５】
前記ベールの厚さは、プライを金型で成形した後、実質的に金型表面全体にわたり少なくとも約０．１ｍｍであることを特徴とする請求項２８記載のプライ。
【請求項３６】
前記プライは、所定形状に切断され、前記形状のプライが成形前では金型表面の約４０％以上を覆うよう金型内に配置されることを特徴とする請求項３５記載のプライ。
【請求項３７】
前記形状のプライは、成形前においては金型表面の約６０％以上を覆うことを特徴とする請求項３６記載のプライ。
【請求項３８】
前記形状のプライは、成形前においては金型表面の約８０％以上を覆うことを特徴とする請求項３７記載のプライ。
【請求項３９】
プライは、押し固められ、ベールは、第１のペースト層と一体に結合されていることを特徴とする請求項１記載のプライ。
【請求項４０】
前記ベールは、第１のペースト層の樹脂中における溶解度が高い結合剤を有し、前記ベールは、ペースト層によって浸潤され、前記結合剤は、前記ペーストにより実質的に溶解していることを特徴とする請求項３９記載のプライ。
【請求項４１】
シートモールディングコンパウンドシートの単一プライを製造する方法であって、第１のキャリヤフィルム層を導入する工程と、ベールの第１の側を前記第１のキャリヤフィルム層に隣接して導入する工程と、第１のペースト層を前記ベールと前記第１のキャリヤフィルム層との間に導入する工程と、第２のキャリヤフィルム層を前記ベールの第２の側に隣接して導入する工程と、第２のペースト層を前記ベールと前記第２のキャリヤフィルム層との間に導入する工程と、前記組合せ状態のベールとペースト層を押し固めてシートモールディングコンパウンドの単一プライを形成する工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項４２】
第１のタイプの複数本のチョップト繊維を前記ベールと前記第２のペースト層との間に導入する工程を更に有し、前記チョップト繊維は、チョップトガラス繊維及びチョップト炭素繊維から成る群から選択されていることを特徴とする請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
ペーストの第３の層をベールとチョップト繊維の層との間に導入する工程を更に有していることを特徴とする請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
前記第１のペースト層は、成形時に実質的に表面細孔及び亀裂の無い外面を生じさせることができるバリヤ層を構成することを特徴とする請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
ベールと第２のフィルム層との間にペースト層と強化材層の１以上の追加の交互の対を導入する工程を更に有していることを特徴とする請求項４４記載の方法。
【請求項４６】
前記プライを圧縮成形機内の金型内に配置する工程と、前記プライを前記金型内で圧縮する工程と、前記圧縮工程中、複数本の繊維を前記ベールから前記第１のペーストと共に流動させて前記金型の表面全体を前記ベールの繊維で実質的に覆う工程とを更に有し、前記ベールは、成形後、実質的に連続状態のままであることを特徴とする請求項４１記載の方法。
【請求項４７】
前記ベールは、流動工程中、その幅方向及び長さ方向の各々において約１０％以上伸びることを特徴とする請求項４６記載の方法。
【請求項４８】
圧縮工程に先立って、前記ベールの結合剤を前記ペースト層内で実質的に溶解させる工程を更に有していることを特徴とする請求項４６記載の方法。
【請求項４９】
前記ベールは、複数本の不規則な形状をした繊維から成ることを特徴とする請求項４６記載の方法。
【請求項５０】
前記ペースト層は、Ａ級表面を形成するよう成形されたとき、実質的に表面細孔及び亀裂の無い外面を備えたバリヤ層を構成することを特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５１】
前記ベールを前記ペースト層のうちの一方で浸潤させる工程と、前記ベールの結合剤を前記ペースト層内で実質的に溶解させる工程とを更に有していることを特徴とする請求項４１記載の方法。
【請求項５２】
導電性材料を前記ベール及び前記第１のペースト層のうち一方の中に導入する工程を更に有していることを特徴とする請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
前記プライを圧縮成形機内の金型内に配置する工程と、前記プライを前記金型内で圧縮する工程と、前記圧縮工程中、複数本の繊維を前記ベールから前記第１のペーストと共に流動させて前記金型の表面全体を前記ベールの繊維で実質的に覆う工程とを更に有し、前記ベールは、成形後、実質的に連続状態のままであることを特徴とする請求項５１記載の方法。
【請求項５４】
改良された表面特性を有する複合部品を製造する方法であって、シートモールディングコンパウンドシートの単一プライを形成する方法から成り、前記単一プライの形成方法は、
（ａ）第１のキャリヤフィルム層を導入する工程と、
（ｂ）ベールを前記第１のキャリヤフィルム層に隣接して導入する工程と、
（ｃ）第１のペースト層を前記ベールの第１の側と前記第１のキャリヤフィルム層との間に導入する工程と、
（ｄ）第２のキャリヤフィルム層を前記ベールの第２の側に隣接して導入してシートモールディングコンパウンドシートを形成する工程と、
（ｅ）前記キャリヤフィルム、ベール及びペーストを押し固めてシートモールディングコンパウンドの単一プライを形成する工程と、
（ｆ）前記単一プライを厚くする工程と、
（ｇ）前記単一プライを所望形状の複数本の成形可能なプライに切断する工程と、
（ｈ）前記複数枚の成形可能なプライのうち少なくとも１つを表面を持つ金型内に導入する工程と、
（ｉ）前記成形可能なプライを前記金型内で圧縮する工程と、
（ｊ）前記成形可能なプライの前記第１のペースト層を流動させて前記金型表面を覆う工程と、
（ｋ）前記流動工程（ｊ）中、前記成形可能なプライの前記ベールを実質的に金型表面全体にわたって伸長させる工程と、
（ｌ）前記成形可能なプライを複合部品の形成に十分な時間をかけて第１の圧力及び第１の温度で硬化させる工程とを有していることを特徴とする方法。
【請求項５５】
前記第１のペーストは、第１のキャリヤフィルム上に直接塗布されることを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
前記第１のペーストは、ドクターブレードを用いて前記ベール上に直接塗布され、前記ドクターブレードの下で前記ベールを通って押し出され、それにより前記ベールを浸潤させてベールと第１のキャリヤフィルムとの間にペーストの層を形成することを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項５７】
前記第１のペーストは、カレンダリング装置を用いて塗布され、前記カレンダリング装置を用いて前記ベールを前記第１のペーストで浸潤することを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項５８】
第２のキャリヤフィルム層を前記ベールの第２の側に隣接して導入してシートモールディングコンパウンドシートを形成する工程（ｄ）は、（ｄ）前記ベールの第２の側と前記第２のキャリヤフィルム層の一方の側のうち一方の上に導入し、しかる後、前記第２のキャリヤフィルム層を前記ベール上に配置してシートモールディングコンパウンドシートを形成する工程から成ることを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項５９】
前記成形可能なプライを硬化させる工程は、前記成形可能なプライを約１／２〜３分間かけて約１４０〜１６３℃及び約５〜１０ＭＰで硬化させる工程から成ることを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項６０】
前記第２のペースト層を前記ベール上に導入する前に、複数本のチョップト繊維を前記ベール上に導入する工程を更に有していることを特徴とする請求項５８記載の方法。
【請求項６１】
ペーストの第３の層をベールとチョップト繊維の層との間に導入する工程を更に有していることを特徴とする請求項６０記載の方法。
【請求項６２】
ベールと第２のフィルム層との間にペースト層と強化材層の１以上の追加の交互の対を導入する工程を更に有していることを特徴とする請求項６１記載の方法。
【請求項６３】
ペーストの第３の層は、カレンダリング装置、ペースト押出機又は漏斗状アプリケータを用いて塗布されることを特徴とする請求項６２記載の方法。
【請求項６４】
前記ペースト層は、Ａ級表面を形成するよう成形されたとき、実質的に表面細孔及び亀裂の無い外面を備えたバリヤ層を形成することを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項６５】
ベールを前記第１のキャリヤフィルム層に隣接して導入する工程（ｂ）は、（ｂ）繊維及び導電性材料から成るベールを前記第１のキャリヤフィルム層に隣接して導入する工程から成ることを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項６６】
前記導電性材料は、複数本の不規則な形状の炭素繊維、炭素フレーク、炭素フィブリル及び炭素粉末から成る群から選択されていることを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項６７】
工程（ｋ）は、前記圧縮工程中、前記ベールを伸長させて前記金型の表面全体を実質的に覆う工程を更に含み、前記ベールは、圧縮工程後、実質的に連続した状態のままであることを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項６８】
前記ベールは、流動工程中、その幅方向及び長さ方向の各々において約１０％以上伸びることを特徴とする請求項６７記載の方法。
【請求項６９】
前記ベールは、その幅方向及び長さ方向の各々において５０％以上伸び、前記繊維は、２０秒間にわたり２００℃を超える温度にさらされても溶融しないことを特徴とする請求項６８記載の方法。
【請求項７０】
前記ベールは、複数本の繊維及び結合剤から成り、記方法は、前記結合剤を前記ペースト層のうちの一方の中で実質的に溶解させる工程を更に有し、前記ベールは、前記繊維をペーストと共に流動することにより伸びることを特徴とする請求項６８記載の方法。
【請求項７１】
前記伸長したベールの厚さは、実質的に金型表面全体にわたり少なくとも約０．１ｍｍであることを特徴とする請求項７０記載の方法。
【請求項７２】
前記結合剤は、第１のペースト層の樹脂中における溶解度が高く、前記方法は、前記ベールを前記ペーストで浸潤する工程と、前記結合剤を前記ペースト中で溶解させる工程とを更に有していることを特徴とする請求項７１記載の方法。
【請求項７３】
前記ベールは、長繊維を更に有していることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項７４】
前記ベールを乾式形成法により形成する工程を更に有していることを特徴とする請求項７３記載の方法。
【請求項７５】
前記ベールをニードルパンチする工程を更に有していることを特徴とする請求項７４記載の方法。
【請求項７６】
前記ベールは、複数本の不規則な形状の繊維から成ることを特徴とする請求項６７記載の方法。
【請求項７７】
前記ベールは、硬化工程中、２００℃を超える硬化温度を受け、前記ベールは、前記硬化温度では溶融しないことを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項７８】
前記ベールは、複数本の長繊維及び結合剤から成り、記方法は、前記結合剤を前記ペースト層のうちの一方の中で実質的に溶解させる工程を更に有し、前記ベールは、前記繊維をペーストと共に流動することにより伸びることを特徴とする請求項７７記載の方法。
【請求項７９】
前記伸長したベールの厚さは、実質的に金型表面全体にわたり少なくとも約０．１ｍｍであることを特徴とする請求項７８記載の方法。
【請求項８０】
圧縮工程に先立って、第２のプライを前記成形可能なプライの頂部上に導入する工程を更に有していることを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項８１】
前記第２のプライは、成形可能なプライのペーストとは異なるペーストを有していることを特徴とする請求項８０記載の方法。
【請求項８２】
表面導電率を有する複合部品を製造するのに用いられる導電性シートモールディングコンパウンド複合シートの単一プライであって、第１のペースト層と、複数の強化用チョップト繊維と、導電性ペースト層とを有し、前記導電性ペースト層は、熱硬化性樹脂及び黒鉛材料から成っていることを特徴とする導電性シートモールディングコンパウンド複合シート。
【請求項８３】
黒鉛材料は、黒鉛粉末から成ることを特徴とする請求項８２記載の導電性シートモールディングコンパウンド複合シート。
【請求項８４】
前記黒鉛材料は、黒鉛フレークから成ることを特徴とする請求項８２記載の導電性シートモールディングコンパウンド複合シート。
【請求項８５】
前記黒鉛材料は、前記導電性ペースト層の約２０重量％以上を占めることを特徴とする請求項８２記載の導電性シートモールディングコンパウンド複合シート。
【請求項８６】
前記熱硬化性樹脂は、ポリエステル樹脂から成ることを特徴とする請求項８２記載の導電性シートモールディングコンパウンド複合シート。
【請求項８７】
複数の強化用チョップト繊維は、ベールを構成し、前記シートは、表面を有する金型内で圧縮成形され、前記ベールの繊維は、圧縮成形中、ペースト層と共に流動し、前記ベールは、成形後、実質的に連続した形態で金型の実質的に表面全体を覆うことを特徴とする請求項８２記載の導電性シートモールディングコンパウンド複合シート。
【請求項８８】
導電性複合部品を製造するために後で使用できる導電性シートモールディングコンパウンドの単一プライを製造する方法であって、第１のキャリヤフィルム層を導入する工程と、第１のペースト配合物から成る第１のペースト層を前記第１のキャリヤフィルム層上に導入する工程と、複数の強化用チョップト繊維を前記第１のペースト層上に導入する工程と、熱可塑性樹脂及び黒鉛材料を含む導電性ペースト配合物から成る導電性ペースト層を前記第１のペースト層上に導入する工程と、第２のキャリヤフィルム層を前記導電性ペースト層上に導入してシートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程と、前記シートモールディングコンパウンド複合シートを押し固めてシートモールディングコンパウンドの単一プライを形成する工程と、前記単一のプライを厚くする工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項８９】
黒鉛材料は、黒鉛粉末から成ることを特徴とする請求項８８記載の方法。
【請求項９０】
前記黒鉛材料は、黒鉛フレークから成ることを特徴とする請求項８８記載の方法。
【請求項９１】
前記黒鉛材料は、前記ペースト層の約２０重量％以上を占めることを特徴とする請求項８８記載の方法。
【請求項９２】
前記熱硬化性樹脂は、ポリエステル樹脂から成ることを特徴とする請求項８８記載の方法。
【請求項９３】
前記複数の強化用チョップト繊維は、ベールを構成し、前記方法は、表面を持つ金型内で前記プライを圧縮成形する工程と、圧縮成形工程中、繊維をペースト層と共に流動させる工程と、前記流動工程中、実質的に連続した形態で前記繊維により金型の表面全体を実質的に覆う工程とを更に有していることを特徴とする請求項８８記載の方法。
【請求項９４】
目に見える表面に沿って１０6ohms per square未満の導電率を有する複合部品を形成する方法であって、第１のペースト層と、複数本の強化用チョップト繊維と、熱可塑性樹脂及び黒鉛材料から成る導電性ペースト層とを有する導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程と、前記導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを押し固めて導電性シートモールディングコンパウンドの単一プライを形成する工程と、前記導電性シートモールディングコンパウンドの少なくとも１枚のプライを金型に導入して前記第２のペースト層が前記金型の表面に密に結合されるようにする工程と、前記導電性シートモールディングコンパウンドを硬化させて複合部品を形成するのに十分な時間をかけて前記導電性シートモールディングコンパウンドの前記少なくとも１枚のプライを第１の温度及び第１の圧力で成形する工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項９７】
導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程は、第１のキャリヤフィルム層を導入する工程と、第１のペースト配合物から成る第１のペースト層を前記第１のキャリヤフィルム層上に導入する工程と、複数の強化用チョップト繊維を前記第１のペースト層上に導入する工程と、熱可塑性樹脂及び黒鉛材料を含む導電性ペースト配合物から成る導電性ペースト層を前記第１のペースト層上に導入する工程と、第２のキャリヤフィルム層を前記導電性ペースト層上に導入してシートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程と、前記シートモールディングコンパウンド複合シートを押し固めてシートモールディングコンパウンドの単一プライを形成する工程と、前記単一のプライを厚くする工程と、所望の形状を持つ複数の成形可能なプライの状態に前記単一のプライを切断する工程と、前記第１のキャリヤフィルム層及び前記第２のキャリヤフィルム層を前記単一のプライから除去する工程とから成ることを特徴とする請求項９６記載の方法。
【請求項９８】
導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程は、第１のペースト層と、複数の強化用チョップト繊維と、熱可塑性樹脂及び黒鉛粉末から成る導電性ペースト層とを有する導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程から成ることを特徴とする請求項９６記載の方法。
【請求項９９】
導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程は、第１のペースト層と、複数の強化用チョップト繊維と、熱可塑性樹脂及び黒鉛フレークから成る導電性ペースト層とを有する導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程から成ることを特徴とする請求項９６記載の方法。
【請求項１００】
導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程は、第１のペースト層と、複数の強化用チョップト繊維と、熱可塑性樹脂及び黒鉛粉末から成る導電性ペースト層とを有する導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程から成り、前記黒鉛材料は、前記導電性ペースト層の約２０重量％以上を占めることを特徴とする請求項９６記載の方法。
【請求項１０１】
導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程は、第１のペースト層と、複数の強化用チョップト繊維と、熱可塑性樹脂及び黒鉛粉末から成る導電性ペースト層とを有する導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを形成する工程から成り、前記黒鉛材料は、前記導電性ペースト層の約２０重量％以上を占め、前記黒鉛材料は、黒鉛粉末及び黒鉛フレークから成る群から選択されていることを特徴とする請求項９６記載の方法。
【請求項１０２】
前記少なくとも１枚のプライを成形する工程は、前記導電性シートモールディングコンパウンドの前記少なくとも１枚のプライを約１／２〜３分間かけて約１４０〜１６３℃、約５〜１０ＭＰで成形し、それにより前記導電性シートモールディングコンパウンドを硬化させて複合部品を形成する工程から成ることを特徴とする請求項９６記載の方法。
【請求項１０３】
前記複数の強化用チョップト繊維は、ベールを構成し、前記成形方法は、表面を持つ金型内で前記シートを圧縮成形する工程と、圧縮成形工程中、繊維をペースト層と共に流動させる工程と、前記流動工程中、実質的に連続した形態で前記繊維により金型の表面全体を実質的に覆う工程とを更に有していることを特徴とする請求項９６記載の方法。
【請求項１０４】
シートモールディングペーストの層をシートモールディングコンパウンディングライン上に導入する方法であって、或る量のシートモールディングペーストを収容していて、スリット押出ダイに流体結合されたペーストタンクを有する容積測定方式ペースト押出装置をシートモールディングコンパウンディングラインに結合する工程と、前記或る量のシートモールディングペーストを前記ペーストタンクから前記スリット押出ダイに圧送する工程と、前記或る量のシートモールディングペーストの一部を前記スリット押出ダイからシートモールディングコンパウンディングライン上に容積測定方式で塗布してシートモールディングペーストの層を形成する工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項１０５】
前記スリット押出ダイは、バルクモールディング容積測定スリット押出ダイから成ることを特徴とする請求項１０４記載の方法。
【請求項１０６】
或る量のシートモールディングペーストをスリット押出ダイに圧送する工程は、第１の容量ポンプを有する入力ライン及び第２の容量ポンプを有する出口ラインを前記ペーストタンクと前記スリット押出ダイとの間に流体結合する工程と、前記第１の容量ポンプを用いて第１の量のシートモールディングペーストを前記入力ラインを介して前記ペーストタンクから前記スリット押出ダイに圧送する工程と、前記第２の容量ポンプを用いて第２の量のシートモールディングペーストを前記出口ラインを介して前記スリット押出ダイから前記ペーストタンクに圧送する工程とから成り、前記第１の量と前記第２の量の差は、シートモールディングコンパウンディングライン上に送り出されるペーストの押出量を表していることを特徴とする請求項１０４記載の方法。
【請求項１０７】
前記或る量のシートモールディングペーストの一部を容積測定方式により塗布する工程は、前記或る量のシートモールディングペーストの一部を前記スリット押出ダイのスリットを介してシートモールディングコンパウンディングライン上に容積測定方式により塗布してシートモールディングペーストの層を形成する工程から成り、前記スリットは、幅Ｗを有していることを特徴とする請求項１０４記載の方法。
【請求項１０８】
アルキメデススクリュー装置を前記スリット押出ダイに結合する工程を更に有し、前記アルキメデススクリュー装置は、前記スリットの幅Ｗ全体にわたる前記或る量のシートモールディングペーストの前記一部の分布の左右のバランスをコントロールするのに用いられることを特徴とする請求項１０７記載の方法。
【請求項１０９】
前記或る量のシートモールディングペーストの一部を容積測定方式により塗布する工程は、前記或る量のシートモールディングペーストの一部を前記スリット押出ダイのスリットを介してシートモールディングコンパウンディングライン上に容積測定方式により塗布してシートモールディングペーストの層を形成する工程から成り、前記スリットは、幅Ｗを有し、前記スリットは、前記スリットを通る左右の線形押出量のバランスを取るために前記スリットのギャップ幅の制御を可能にする変形可能なリップを有していることを特徴とする請求項１０４記載の方法。
【請求項１１０】
フィルタを前記入力ライン内に結合して大きな粒状物が前記スリット押出ダイに入らないようにする工程を更に有していることを特徴とする請求項１０７記載の方法。
【請求項１１１】
ベールを前記ペーストで押し固める工程を更に有し、前記ベールは、前記ペースト中で実質的に溶解可能な結合剤を有していることを特徴とする請求項１０４記載の方法。
【請求項１１３】
シートモールディングペーストをシートモールディングコンパウンディングラインに塗布するのに用いられる容積測定ペースト押出装置であって、或る量のシートモールディングペーストを収容したペーストタンクと、幅Ｗのスリットを有するスリット押出ダイと、前記ペーストタンクを前記スリット押出ダイに流体結合する入力ラインと、前記入力ラインに結合されていて、前記或る量のシートモールディングペーストを前記ペーストタンクから前記入力ラインを介して前記スリット押出ダイに圧送できる第１の容量ポンプと、前記スリット押出ダイを前記ペーストタンクに流体結合する出口ラインとを有していることを特徴とする容積測定ペースト押出装置。
【請求項１１４】
前記スリット押出ダイは、バルクモールディンク容積測定スリット押出ダイから成ることを特徴とする請求項１１３記載の容積測定ペースト押出装置。
【請求項１１５】
前記出口ラインに結合されていて、前記或る量のシートモールディングペーストの第１の部分を前記スリット押出ダイから前記出口ラインを介して前記ペーストタンクに圧送できる第２の容量ポンプを更に有し、前記或る量のシートモールディングペーストの第２の部分が、前記幅Ｗを横切って前記スリットから流出し、前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記或る量の前記シートモールディングペーストを構成していることを特徴とする請求項１１３記載の容積測定ペースト押出装置。
【請求項１１６】
前記スリット押出ダイに結合されたアルキメデススクリュー装置を更に有し、前記アルキメデススクリュー装置は、前記スリットの幅Ｗ全体にわたる前記或る量のシートモールディングペーストの前記一部の分布の左右のバランスをコントロールするのに用いられることを特徴とする請求項１１５記載の容積測定ペースト押出装置。
【請求項１１７】
前記スリットは、変形可能なリップを有し、前記変形可能なリップは、前記スリットを通る左右の線形押出量のバランスを取るために前記スリットのギャップ幅の制御を可能にすることを特徴とする請求項１１３記載の容積測定ペースト押出装置。
【請求項１１８】
前記入力ライン内に結合されたフィルタを更に有していることを特徴とする請求項１１３記載の容積測定ペースト押出装置。
【請求項１１９】
ベールを前記ペーストで押し固める工程を更に有し、前記ベールは、前記ペースト内で実質的に溶解可能な結合剤を有していることを特徴とする請求項１１３記載の方法。
【請求項１２０】
構造用強化圧縮成形複合部品に用いられるシートモールディング複合シートであって、シートは、１対の外側フィルム層間に非押し固め形態で、
１対の外側フィルム層のうちの一方に被着された樹脂ペーストの第１の層と、
１対の外側フィルム層のうち他方に被着された樹脂ペーストの第２の層と、
強化用繊維のｎ個の層と、
容積測定ペースト押出装置を用いて強化用繊維の前記ｎ個の層の各々の間に容積測定方式で被着された樹脂ペーストの（ｎ−１）層とを有し、
ｎは、少なくとも２であることを特徴とするシートモールディング複合シート。
【請求項１２１】
樹脂ペーストの前記（ｎ−１）層のうち少なくとも１つは、バルクモールディングコンパウンド層であることを特徴とする請求項１２０記載のシートモールディング複合シート。
【請求項１２２】
前記バルクモールディングコンパウンド層は、バルクモールディング容積測定スリット押出ダイを有する容積測定ペースト押出装置を用いて容積測定方式で被着されていることを特徴とする請求項１２１記載のシートモールディング複合シート。
【請求項１２３】
前記バルクモールディングコンパウンド層は、低密度充填材を含んでいることを特徴とする請求項１２１記載のシートモールディング複合シート。
【請求項１２４】
前記バルクモールディングコンパウンド層は、種々の粒度分析及び形態学的性質の再生利用材料を含んでいることを特徴とする請求項１２１記載のシートモールディング複合シート。
【請求項１２５】
樹脂ペーストの前記第１の層は、容積測定ペースト押出装置を用いて容積測定方式で被着されていることを特徴とする請求項１２０記載のシートモールディング複合シート。
【請求項１２６】
前記第１の層及び前記第２の層は、容積測定ペースト押出装置を用いて容積測定方式で被着されていることを特徴とする請求項１２０記載のシートモールディング複合シート。
【請求項１２７】
ベールの少なくとも１つの層を強化用繊維の前記層のそれぞれに代えて導入する工程を更に有していることを特徴とする請求項１２０記載のシートモールディング複合シート。
【請求項１２８】
ベールを前記ペーストで押し固める工程を更に有し、前記ベールは、前記ペースト内で実質的に溶解可能な結合剤を有していることを特徴とする請求項１２０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の技術分野及び産業上の利用可能性〕
本発明は一般に、強化繊維複合材に関し、特に、特性が改良されたシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）に関する。
〔発明の背景〕
繊維強化樹脂製品の製造に当たり、シートモールディングコンパウンド（sheet molding compound）が用いられる場合が多い。シートモールディングコンパウンドは、鋼と比べて、コスト、重量、スタイル上の融通性及び耐腐食性の観点でＡ級（Class A ）表面材部品の製造にとって興味を引く解決策を提供している。
【０００２】
シートモールディングコンパウンドは、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂（代表的には、スチレン中で溶解したもの）と触媒の混合物と、粒子充填材と、強化用チョップト繊維、例えばガラス繊維とから成っている。大抵の場合、樹脂及びチョップト繊維は、巻取り形態に巻かれ又は貯蔵可能に花綱状にぶらさげられた積層シートを形成するようプラスチック材料のフィルム相互間にサンドイッチされている。積層シートは、結果的に樹脂の最終硬化を生じさせないが、ペーストが典型的には１０，０００〜４０，０００センチポアズ（ミリパスカル秒−ｍＰａ．ｓ）範囲から典型的には３０，０００，０００〜５０，０００，０００センチポアズ（ｍＰａ．ｓ）の所望成形粘度範囲に増粘することができる条件下において貯蔵される。使用時に、保護キャリヤ層を取り除き、積層シートを所望寸法形状のブランク又はプライに切断する。次に、プライを成形して硬化した複合部品を形成する。大抵の用途では、積層シートの多数のプライを複合構造に用い、これらは典型的には、ダイ／ツールの表面積の２５〜５０％を占める。積層シートを成形したとき、樹脂及びガラスは、熱及び圧力下でモールド内を流動して金型の表面全体を覆う。シートモールディングコンパウンドは、見栄えの良さ、耐腐食性、軽量化、寸法制御及び高強度が必要な種々の用途で用いられている。
【０００３】
現在入手できるシートモールディングコンパウンドに関する１つの問題は、装入材料が成形されて硬化したときにＡ級タイプの表面部品を形成しない場合があるということである。これは、場合によってチョップト繊維がシートモールディングコンパウンドの表面まで移動して表面欠陥を形成するということに起因している。さらに、シートモールディングコンパウンドは、特に不正確に装入された場合、金型内で良好に流動せず、表面欠陥、例えば表面細孔を生じさせる。かくして、ＳＭＣ複合部品の中には廃棄されるものがあり、又はサンダー仕上げ及び補修を必要とするものがあり、或いは所望の表面外観を必要とする用途では使用するために再加工しなければならないものがある。
表面特性に関する更に別の問題は、シートモールディングプライから形成されたこれら複合部品を塗装する場合に生じる。硬化工程中におけるシートモールディングペーストからの揮発性液体（例えば、水、スチレン又はジビニルベンゼンモノマー）の放出又は樹脂中又は繊維束の中／周りに含まれた水分又は溶剤の放出により塗料ポップ（paint pop ）が生じる場合がある。これらは、きわめてありふれており、典型的には塗装したＳＭＣ複合部品の５〜１０％以上に影響を及ぼし、これにより再加工及び無駄の観点で相当な費用がかかっている。
【０００４】
加うるに、波の無い表面を生じさせる長く且つ一様な流れを可能にするために、シートモールディングコンパウンドで用いられる繊維は典型的には、多数のフィラメントの束又は「スプリット」としてガラス製造業者によって提供されている。シートモールディングコンパウンドペーストの２つの層の間でチョップト繊維の床を含浸させる作業により、後で空気が複合シート内に取り込まれることが多く、これはしばしば表面張力の僅かな差が束又はスプリットの湿潤に悪影響を及ぼす束の側又は束相互間で生じる場合が多い。残念ながら、この結束も又、取り込み空気を有する場合があり、この取り込み空気は、流動中に放出されると、小さな気泡を生じさせ、これら気泡が圧力勾配下でゆっくりと移動する。これら気泡を排出するには、圧力勾配の作用がこれら気泡を流れの前部の縁に向かって、かくして部品の縁部に向かって動かすことができるようツールをいっぱいにするモールディングコンパウンド流れを用いることが有用である。かかる大量の流れは典型的には、ツールを部品の領域の５０％以下を占める装入材料で満たすことが必要である。他の例では、真空下で成形すると、不要なガスの除去が助長されることが判明している。
【０００５】
加うるに、装入材料中の種々の積重ねシートの流れは不均一である。積重ねシートの流れの中央のシートは、ツール（金型）と接触状態にあるシートよりもゆっくりと流れる。これにより、塗料ポップ発生の問題を解決するために頂部層に対し特別な処理を用いることができなくなる。
現在入手できるシートモールディングコンパウンドに関する別の問題は、これらシートモールディングコンパウンドが従来型組立てライン塗装システムでは鋼製部品と共に塗装を施すことが困難であるということにある。典型的には、複合部品では、装飾用表面塗料の塗布前に導電性下塗剤を塗布する必要がある。静電塗装性を向上させるために、導電性材料をシートモールディングコンパウンドに導入している。しかしながら、典型的なシートモールディングコンパウンドでは、効果的に静電塗装可能であるに十分な表面導電性を向上させるためには多量の導電性材料を混ぜ込む必要がある。これにより、原料費が増大し、増大した繊維装入量と関連した表面品質が劣化する場合がある。
【０００６】
シートモールディングコンパウンドを製造する上で考えられる一方法は、シートモールディングコンパウンドペーストの層相互間の局所領域にチョップト繊維ではなく湿潤状態のプロセステキスタイルマットの小片を局所的にサンドイッチし、結果的に得られた積層品を複合部品の状態に成形することであった。しかしながら、従来型湿潤プロセステキスタイルベールマット内に入っている繊維は、圧力下では十分に流動せず、しかもそのようにすることが意図されていない。かくして、この方法により形成される複合部品は、表面特性がチョップト繊維で形成した複合部品と同程度に不良である。
【０００７】
米国特許第４，３０２，４９９号明細書は、その図３及び図５に示すようにＳＭＣシートの外面に織物を取り付けて耐腐食性をもたらすと共に繊維のリードスルーを阻止する工程を含む成形可能な複合材の製造方法を開示している。米国特許第４，３０２，４９９号では、樹脂は成形中ベールを通って流れてベールの外面に樹脂が多めの層を形成するが、樹脂がベールの外面に被着されるわけではない。加うるに、米国特許第４，３０２，４９９号明細書は、ベールの特性が重要であり、樹脂が成形工程中ベールを通って流れるようベールは浸透性でなければならず、しかもベールが圧縮成形中における引き裂きを回避するよう長手方向と横方向の両方向において少なくとも１０ポンド／インチ（０．１８ｋｇ／ｃｍ）の掴み破断強度を備えなければならないというようにこれら特性を説明している。かくして、米国特許第４，３０２，４９９号明細書は、図２に示すようなシステムを記載しており、このシステムでは、ベールはツール表面全体に垂らし掛けられ、ベールは、成形中、見掛け上樹脂と共に流動しない状態で引き裂きを生じないで無傷状態のままであるほど十分強固である。図４及び図５に示す第２の実施形態は、実験例１で詳細に説明されており、この実施形態は、相当に伸びることができるが、比較的低温（２７５°Ｆ（１３５℃））で成形され、樹脂の外面に織物を施し、樹脂が成形中ベールを通って流れる合成織物（Nexus ）を用いている。米国特許第４，３０２，４９９号明細書は、Ａ級表面部品を製造する方法を教示しているわけではない。
【０００８】
現在の技術における別の欠点は、シート重量が、現在利用できる製造方法に起因して制約があるということである。典型的には、樹脂又はシートモールディングペーストは、ドクターブレードを用いて２つのキャリヤフィルム層に塗布され、チョップトガラス又はガラスマットの層が２つの樹脂被覆層相互間にサンドイッチされて複合シートが形成される。かかるシートモールディングコンパウンディングラインの１つは、ロッシ（Rossi ）等に付与された米国特許第６，２５１，９７４号明細書に示されており、かかる米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。もう１つのかかるシートモールディングコンパウンディングラインがグレーブ（Greve ）に付与され、バッド・カンパニーに譲渡された米国特許第６，１０３，０３２号明細書及び第６，１１９，７５０号明細書に示されており、これら米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。ドクターブレード、通常は逆さまにした堰ブレードを用いてシートモールディングペーストを塗布することにより、シートモールディングペーストの層を２つだけ用いることができる。というのは、従来技術の教示によれば、キャリヤフィルムはドクターブレードの下を通過してペーストの各層を形成し、このキャリヤフィルムは、成形前に除去されて処分されるようシートの外部に位置しなければならないからである。したがって、２つの樹脂層しかないので、適正なペースト／繊維分布状態を維持しながらシートモールディングペーストが繊維パッケージを通って滲み込むようにする必要があるので達成できる厚さが制限される。かくして、従来技術では、複合部品に所望の量の材料を有する装入物を得るにはツール内に複合シートの幾つかの層を配置する必要がある。
【０００９】
現在の技術における更に別の欠点は、シートの重さが一定していないということにある。この原因は、シートモールディングペースト中の粘度の変化にあり、この原因は増粘及び押出量が計量された材料の粘度に依存する計量ツールとしてドクターブレード又は他のペースト小出し装置を用いていることにある。その結果、一定重量及び体積を有する部品を製造するためには、装入物の大きさを部品毎に調節しなければならず、この結果、流れ及び複合部品の性能にばらつきが生じる。
したがって、シートモールディングコンパウンドの特性を向上させることが非常に望ましい。これにより、シートモールディングコンパウンド部品を表面品質並びにスクラップ及び再加工が懸案となっている多種多様な複合材用途に用いることができる。
かくして、シートモールディングコンパウンドで作られた複合部品の静電塗装性を向上させることも又非常に望ましい。
【００１０】
〔発明の概要〕
かくして、本発明の目的は、シートモールディングコンパウンド複合シートで作られた複合部品の物理的及び表面特性並びに静電塗装性を向上させることにある。
上記目的はチョップト繊維又はマットとして導入される繊維材料の全て又は一部を、成形中十分に流動する新規な軟らかく且つ弾力があり、又は不規則な形状をしている非連続繊維材料を有する湿式法による織物マットを用いることにより達成できる。この流動性の向上の原因は、繊維材料がキンクしていないことにある。これは又、補強束が複合部品の表面に移動しないようにするバリヤ層となる。
複数の導電性材料を不規則な形状の繊維を有するマットに導入することにより、シートモールディングコンパウンドで作られた表面特性が向上した静電塗装可能な複合部品を得ることができる。
【００１１】
本発明の別の特徴は、従来型ドクターボックスシステムと比較して、単純な容積測定押出ペースト送出しシステムによりシートモールディングペーストをシートモールディングコンパウンドに導入する新規且つ特徴的な方法にある。これにより、幾つかのペースト層を単一のコンパウンディングライン上に導入することができる。さらに、この実施形態により、厚い複合シートを製造することもできる。というのは、ペースト層がシートの厚さ全体を通る必要はないからである。これにより、金型の表面の大部分を覆うことができる単一の複合シート又は装入物から複合部品を製造することもできる。変形例として、本発明の厚いシートモールディング複合シートの頂部層及び従来型シートモールディングコンパウンドの他の層を備えた複合部品を製造することができる。
これにより、頂部層がボイドが無いように且つ独特の下に位置する装入物の「プラグ」流れを辿って部品の目に見えるＡ級表面全体を覆うよう特別に構成された複合部品の製造も可能になる。この細孔の無い層では、空気を追い出すためにシートの長い流れの必要性が抑制される。
【００１２】
また、本発明は、単一のコンパウンディングライン内で特に堆積された層を有するシートモールディングコンパウンド複合シートを提供する。例えば、特別な表面属性、例えば改良された表面導電性、紫外光安定化表面、着色表面、向上した激突防護性等を有する複合シート及び成形複合部品を提供できる。さらに、本発明により、コスト及び重量を減少させるよう機能する再生利用材料又は低密度コア材料を用いることができる。さらに、上述したベールを導入することにより、補強束が複合部品の表面に移動しないようにするバリヤ層を得ることができる。
本発明の他の目的及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を参照すると明らかになろう。
【００１３】
〔本発明の好ましい実施形態の詳細な説明〕
図１〜図３は、優れた表面特性を備えるシートモールディングコンパウンド部品製造するために用いられるシートモールディングコンパウンドシート１００の３つの好ましい実施形態を示している。
次に図１を参照すると、シートモールディングコンパウンドシート１００が、第１のキャリヤフィルム層１０２、第１のペースト層１０４、マット又はベール１０６、第２のペースト層１１０及び第２のキャリヤフィルム層１１２を有するものとして示されており、ベール１０６は、好ましくはベール中に複数の不規則な形状の非連続ガラス繊維１０８を用いることによって達成されるベールの長さ及び幅に沿う伸びを示している。繊維１０８は、以下に更に説明するように不規則な形状のものとして示されているが、かかる繊維は変形例として、長いチョップト又は不規則な連続繊維であってもよい。本明細書で用いる「繊維」という用語は、個々のフィラメント又はフィラメントの束の場合がある。本明細書で用いる「伸び」という用語は、ベールが不連続部又は穴（又は引裂き）を形成するよう繊維を実質的に分離しないでベールの長さ及び（又は）幅に沿って伸びることができて隣接して位置する実質的に連続したベールの層を形成し、それにより部品の樹脂の豊富な表面が得られるようにすることを意味している。「伸び」という用語は又、繊維を部品の成形中、ペーストと一緒にベールから流し出して、粘稠なペーストが圧縮成形中、金型内で流動すると、ベール繊維がペーストと一緒に流動して特にベールがペーストと共に浸潤した後に生じる浸潤伸びを説明する場合に部品の樹脂の豊富な層に隣接して実質的に連続した層を形成するようになっていることを意味する場合もあり、本発明では、結合剤は好ましくは、かかる浸潤伸びを容易にするようペースト中で溶解する。図４で分かるように、シート１００は、ペースト層１０４，１１０から成るペーストがベール１０６を通って浸潤できるよう押し固められ、シートモールディングコンパウンドシートのプライが形成される（図４の符号１７７のところに示されている）。押し固め中、ペースト層１０４は、ベール層１０６中に圧入される。本質的に、押し固められたベール１０６及びペースト層１０４は、バリヤ層として働き、バリヤ層中におけるペーストの一体性は、バリヤ層のベール部分１０６中のフィラメントによって維持される。
バリヤ層は、揮発性液体又は気体がペースト層を通過しないようにするのに役立ち、もしそうでなければ、部品の表面（又その近傍に）結果としてボイド又はポケットが生じることになる。さらに、一様に強化されたバリヤ層は、亀裂が表面のところに生じるのを阻止し、かかる亀裂は、もし生じた場合には吸収されるべき溶剤の別のタイプのものである。ポケット及び亀裂は或る程度はペイントポップの原因である。というのは、これら欠陥は、主として塗料からの揮発物を保持し、これら揮発物は、沸騰し、表面に塗布された塗料の硬化の際に塗料表面を損傷させる。ベール及びバリヤ層は又、下に位置する強化繊維が表面まで通過するのを阻止する。好ましくは、バリヤ層中のガラス分（ベールフィラメントの形態をしている）は、約１０％を占める。ペーストは、Ａ級（Class A ）表面を形成するための市販の樹脂であってよく、代表的には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂（代表的には、スチレン中で溶解する）及び触媒の混合物と、粒子充填材とから成っており、任意的に他の成分、例えば細かく細断した強化用補強、例えばガラス繊維、顔料又は染料、ＵＶ光安定化添加剤、エラストマー及び他の化学物質を含む場合がある。好ましくは、ベールとペーストの組合せから成る層は、成形部品全体にわたり実質的に一定の厚さ及びガラス含有量を有し、又は厚さ及びガラス含有量が少なくとも次第に変化していて、収縮のばらつきを最小限に抑え、したがって成形部品のＡ級表面のうねりを最小限に抑えている。
【００１４】
図２に示すような別の好ましい実施形態では、強化用チョップト繊維１５８の層を第２の樹脂層１１２の導入前又は後にベール１０６の頂部に付け足すのがよい。これら繊維１５８は好ましくは長さが１３ｍｍ〜５０ｍｍ（０．５〜２インチ）であり、ガラス、炭素繊維又は任意他の繊維材料で作られている。繊維１５８の量はばらつきがあるが、好ましくは従来型ＳＭＣペーストで用いられている量よりも少ない。さらに、付け足される繊維１５８の量は好ましくは、シートモールディングペースト１０４，１１０がベール１０６を完全に浸潤するような量を超えないことが必要である。図５で分かるように、シート１００は、ペースト層１０４，１１０から成るペーストがベール１０６及び繊維１５８を浸潤できるよう押し固められ、上述したようなペースト及びベールのバリヤ層を含むシートモールディングコンパウンドシート（図５に符号１７７で示す）が形成される。変形例として、強化用繊維１５８をシート形態、例えばガラスストランドマットの形態で提供してもよい。
【００１５】
図３に示すような更に別の好ましい実施形態では、第２のキャリヤフィルム層１１２は、第２のペースト層１１０を用いないで直接ベール１０６に結合されて非押し固めシートモールディングコンパウンドシート１００が形成されている。図５で分かるように、シート１００は、第１のペースト層１０４から成るペーストがベール１０６を通って浸潤できるよう押し固められ、シートモールディングコンパウンドシート（図６に符号１７７で示す）が形成されている。
第１のペースト層１０４及び第２のペースト層１１０の組成は、通常は当該技術分野において周知のようなＡ級ＳＭＣ部品を形成する繊維強化材の無いシートモールディングコンパウンド材料の代表的な調合物である。これら調合物は本質的に、ポリエステル及び熱可塑性樹脂、触媒、内部離型剤、無機充填剤及び１以上の増粘剤から成っている。例えば、層１０４，１１０に用いられるこれらペーストは、表１に以下に示すような組成を有するものとして調製されたものであるのがよい。変形例として、ペースト層１０４，１１０は、ロス等に付与された米国特許第５，０８９，５４４号明細書に記載されたペースト層と類似した組成を持つものであってよい。なお、かかる米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。真空脱ガス装置が、塗布前にペースト中に取り込まれている空気を除去するために用いられる。かかる真空脱ガス装置の一例は、ザ・コーネル・マシーン・カンパニーによって製造された“Versator”として知られている。変形例として、取り込まれた空気又はガスを、ビドーレに付与された米国特許第６，２１８，４５８号明細書に記載された方法を利用して除去してもよく、かかる米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。変形例として、バリヤ層を構成しないペースト層（即ち、層１０４以外の層）は、頂部層１０４とは異なる特性を持つ別のＳＭＣペーストから成っていてもよく、かかるペーストとしては、Ａ級表面を提供できないペーストが挙げられる。
【００１６】
〔表１〕
表１−シートモールディングコンパウンドペースト
2005505439.tif 000003
【００１７】
好ましい実施形態では、ベール１０６は、不規則な形状の繊維１０８から成り、これら繊維１０８は好ましくは、多種多様な形状を取ることができる非連続ガラス繊維である。例えば、繊維１０８の中には、螺旋の形をしたものがあれば、任意の多くの方法でカールされ又は曲げられた物もある。不規則な形状の繊維１０８は、シートモールディングコンパウンドシート１７７を形成すると共に硬化した複合部品を形成するためのプレス成形中、従来技術の真っ直ぐな繊維で見受けられる流動性よりも良好な流動性を示す。この結果、従来技術で得られる表面特性よりも多種多様な特徴的形状において硬化複合部品の表面特性が良好になる。向上した表面特性は、繊維１０８が真っ直ぐになると共に（或いは）Ａ級表面のところ又はその近くで繊維束が無くなった結果であると考えられる。というのは、シートモールディングコンパウンドシート１００は、シートモールディングコンパウンド１７７を形成するために押し固められ、次に加熱圧縮されて複合部品が形成されるからである。変形実施形態では、不規則な形状の繊維は本質的に、連続したフィラメントマット又は長いチョップト繊維の状態で提供される連続したフィラメントを有する。変形例として、ベールは、シートが圧縮成形されているときに、バリヤ層の表面のところへの繊維のリードスルーを阻止するよう強化繊維に対するバリヤとなりながら延伸し、代表的には１５０〜１６０℃（３００〜３１５゜Ｆ）の温度を受け、発熱硬化（架橋中）、２００℃（３９０゜Ｆ）以上に達し、或る期間の間（２０秒以上）２３０℃（４５０゜Ｆ）を越える場合のある成形工程内で元のままである（即ち、ベールを隣のバリヤ層から無くすよう溶融しない）のに適した強度及び伸び率を持つ合成繊維から成る。好ましくは、これら繊維は、２８５℃（５４５゜Ｆ）では溶融しない。
【００１８】
不規則な形をした繊維１０８を多種多様な方法で作ることができる。例えば、繊維をハウプ等に付与された米国特許第５，４３１，９９２号明細書に記載されているような種々の方法で作ることができ、かかる米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。ハウプ等の特許に開示された一方法では、不規則な形状のガラス繊維１０８を回転繊維形成法から作ることができる。この方法では、溶融ガラスを炉からフォアハースを介してファイバライザ（fiberizer ）に供給することができる。ファイバライザは、真空によりコンベヤ上に集めることができる不規則な形状のガラス繊維のレールを生じさせる。繊維をファイバライザ内のブロワにより下方に吹き込むと、ファイバは、細長化してこれらの不規則な形状を取る。
変形例として、半コイル状及びコイル状繊維１０８を有する不織繊維ベール１０６を、ヘルウィグ等に付与された米国特許第５，９３５，８７９号明細書、第５，９７２，１６６号明細書又は第６，０５４，０２２号明細書に記載されているように製造してもよく、かかる米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。別の市販のベールを本発明に用いることができ、かかるベールとしては、例えばホーリングワース・アンド・ボーズ・カンパニーの製品番号8000064 、8000065 、8000068 、8000069 、8000114 及び8000115 、ＢＧＦインダストリーズの製品番号497A、504 、550 、627 、975 、ホリニーＬＬＣ製品Surmat N-700、Surmat N-751、Surmat N-754、Surmat N-758、Conformat N-701 、Conformat N-720、Conformat N-764 、Conformat N-780 、オーウェンス・コーニングの製品番号OC9001、OC9002、BF75、BV85、F3540-AE7 、F35125P-YH21、F40305-XD31 、フローデンバーグ・グループのベール又はバイルドン・グループのベールが挙げられ、或いは、好ましくは溶解性及び浸潤伸び要件を満たす他の市販のマットを本発明に用いることができる。
【００１９】
本発明にとって好ましいベールの不規則形状のガラス繊維１０８を得るためには、多くの制約を克服する特定の組成が必要である。上記ハウプ等特許では、個々に又はひとまとめで使用できる２つのかかる繊維１０８が提供されている。好ましくは、デュアルガラス用不規則形状繊維１０８が用いられ、即ち、各繊維は、２つの互いに異なるガラス組成物、即ちガラスＡ及びガラスＢで構成されている。もし本発明の理想的な不規則形状ガラス繊維の断面を形成する場合、繊維１０８の一方の半部は、ガラスＡであり、他方の半部はガラスＢであろう。実際には、ガラスＡ及びガラスＢの量の広範な割合がベール１０６中に存在する場合があり、ガラスＡの割合は、１５重量％から８５重量％まで様々であり、残部はガラスＢである。上記ハウプ等特許では、ガラスＡは、高ボレート（high-borate）低ソーダ（low-soda）石灰−アルミノシリケート組成から成り、又はボレート含有量が全成分の約１４〜２４重量％であるガラスである。また、ガラスＢは、ソーダ含有分が全成分の約１４〜２５重量％の高ソーダ低ボレートの石灰−アルミノシリケート組成から成る。
【００２０】
次に、ハウプ等特許に記載されているガラス繊維１０８を改質してベール１０６を形成する。ベール１０６の調製の一般的な手順では、まず最初に、水中で濃度０．１〜４．０重量％の不規則形状ガラス紡織繊維１０８及び有機ポリマー結合剤のスラリーを調製する。ポリマー結合剤は、粉末又は繊維の形態又は両方の形態であってよい。加うるに、ポリビニルアルコールをスラリーに添加するのがよい。水は、湿式不織布の製造に通常用いられる粘度調整剤、界面活性剤及び脱泡剤を含むのがよい。スラリー中の水を除く物質の割合は、結合剤繊維が約１０〜５０重量％、不規則形状ガラス１０８、結合剤粉末又はこれらの混交物が約５０〜９０重量％、ポリビニルアルコールが約０〜１５重量％であるのがよい。
繊維１０８を分散させた後、スラリーを傾斜ワイヤ式長網抄紙機のフォーミング部分に移し脱水する。その結果得られたウェブをオーブンに通してマットを乾燥させると共に結合剤繊維及び（又は）結合剤粉末をガラス繊維１０８に融着させる。次に、乾燥状態のマットを水を主成分とするポリマー組成物で飽和させ過剰分を真空スロットで取り除くことにより二次結合剤を塗布するのがよい。次に、マットを第２のオーブンに通し、ここで再びマットを乾燥させて結合剤を硬化させ、それによりベール１０６形成する。変形例として、ワイヤシリンダ、スティーブンス・フォーマ（Stevens Former）、ロート・フォーマ（Roto Former ）、インバー・フォーマ（Inver Former）又はベントル・フォーマ（Ventl Former）を用いてもよく、この場合、ヘッドボックスがまず最初にスラリーを可動ワイヤスクリーン上に堆積させる。真空又はこれに類似した吸引装置が、水を除去し、それによりベールを生じさせる。従来型オーブンは、融着及び乾燥工程を実施する。上述したように、不規則形状繊維１０８は、真っ直ぐなファイバマットで見られる場合よりも一様な容積充填を可能にする。さらに、不規則形状繊維１０８で必要な結合材料は少なくて済み、かくして容易に流動することができる。
【００２１】
ベール１０６を製造するために用いられる別の方法では、まず最初にスラリーを上述したように調製する。次に、スラリーを脱水して湿式不織マットを形成する。第２の水を主成分とする結合剤を湿式マットに塗布し、次に二次脱水工程を行って過剰な水を飽和マットから除去する。最後に、マットをオーブン内に配置してマットを乾燥させると共に硬化させ、それにより完成した不織ベール１０６を形成する。
さらに別の工程では、乾燥状態の繊維マットを第２の水主成分結合剤の導入前に巻取ってもよい。次に、マットを別のオフライン工程で後で巻出して二次水主成分結合剤を導入してそれにより最終の不織ベール１０６が得られるようにする。
【００２２】
好ましくは、ベールを、代表的なスチレンであるペースト中のモノマー中で溶解性の高い結合剤を用いて作る。好ましくは、かかる溶解性の高い結合剤は、溶解度が約３５％以上、より好ましくは約５０％以上、より好ましくは７５％以上、最高ほぼ１００％である。可溶度を決定する好ましい方法は、ソックレー蒸留装置を用いてリフロー法によりアセトン中で溶解するサイズ剤の量の決定を含む。かかるリフロー法は好ましくは、５回の逐次蒸留を用い、代表的には溶剤についてアセトン又はスチレンを用いるソックレー抽出法である。この方法では、ベールクーポンを調製して秤量する。次に所定量の溶剤をこの装置内で蒸留し、かかる溶剤がベールのクーポン上に滴下して結合剤を溶解させる。滴下した溶剤を蒸留し、これを４回繰り返す。ベール重量を５回の滴下後に測定し、燃焼試験をベールに対して行って結合剤の残留量を求める。次に、結合剤の比率を求めて溶剤の溶解度を求める。かかる好ましい結合剤は実質的に、ベールが複合シートのペースト中で浸潤されると溶解し、残りの繊維は繊維とペーストの粘性の摩擦的関わり合いに起因して実質的にシートの形態で複合シート内に保持されることになる。かかる複合シートを圧縮成形すると、繊維は真っ直ぐになり（既に真っ直ぐではない場合）、ペーストが金型内で流れている間、相対的に滑る。粘稠ペーストは、繊維を引っ張り、それにより繊維は実質的に金型表面の平面内で流動する。繊維とペーストの粘度との摩擦的関わり合いにより、穴又は引裂き部を残さないでベールフィラメントの比較的一様な流れが促進され、したがって、ベールフィラメントは、成形後実質的に連続した層の状態のままである。
【００２３】
したがって、本発明は好ましくは、あらゆる方向に比較的一様に流れてベール繊維が部品全体にわたり実質的に一様に分布するようにするベールを提供する。というのは、ペースト及びベール繊維を含むバリヤ層が金型内を流れるからである。以下に詳細に説明するように、本発明は、ベール繊維はベール中に穴（又は「引裂き部」）を形成するようには比較的離れず、したがってベールが成形後でも連続したベールから成り、部品全体にわたってかなり一貫した厚さを維持するようにする。したがって、ベールは、その長さと幅の両方向において伸びを持たなければならず、もし繊維がペーストとベールの組合せの流動中に摩擦関わり又は係合状態を維持するほど十分な長さを備えていなければ、繊維は分離し、その結果、ベール中に穴（又は見かけ上の引裂き部）が生じる場合がある。加うるに、繊維の不規則な形状及び（又は）曲げ部又は平面はずれの位置（ベールの水平平面に対し）は、ベールが見かけ上伸び又は流動できる一助となる。当業者には理解されるように、ベールは、成形部品のＡ級表面に隣接して金型の表面全体を実質的に覆い、したがってバリヤ層を無傷状態に保ち、かくして下に位置する強化繊維（束）及び（又は）ガスが表面のところに現れるのを阻止する。加うるに、成形中（成形後）、ペースト中の樹脂は、金型表面上の部品の外部（Ａ級）表面のところに薄い樹脂の多い層を形成し、この薄い樹脂の多い層の下に見えるベールフィラメント又は強化繊維は存在しない（殆ど無い）。好ましくは、樹脂の多い層の厚さは、ピラミッド直径の１〜３本分に過ぎない。図４〜図６は、それぞれ図１〜図３の新規なシートモールディングコンパウンドの好ましい製造方法を示している。
【００２４】
次に、図４及び図６を参照すると、組立て工程１５０は、第１のキャリヤフィルム層１０２をロール又はリール１５２から巻出し、これをキャリヤベルト１５４の幅全体にわたって搬送する工程で始まる。当然のことながら、他の実施形態では、第１のキャリヤフィルム層１０２の引張強さがシートモールディングコンパウンドシート１００全体を保持するのに十分強固であればキャリヤベルト１５４は不要である。第１のペースト層１０４を従来型小出し装置１１７から１．２７〜３．０ｍｍ（０．０５〜０．１２インチ）の厚さまで湿潤樹脂として第１のキャリヤフィルム層１０２上に小出しし、ドクターブレード１５６、一般に上下逆さまの堰形ブレードを用いて計量を供給する。マット又はベール１０６、或いはこれに類似したマット状材料をマットロール１０７から一連の引張ローラ１０９を介して第１の樹脂ペースト層１０４上に巻出す。変形例として、図示していないが、アプリケータ、例えば押出機又はドクターブレードを用いてペースト１０４をベール１０６の頂部上に付着させてもよく、次にペーストで被覆したベールをキャリヤ１０２の頂部上に載せ、本明細書で説明するように加工する。
【００２５】
図４に示すように、第２のキャリヤフィルム層１１２をロール又はリール１６２から巻出し、ペースト層１１０を別の従来型小出し装置１１７から第２のキャリヤフィルム層１１２の内側上に導入する。第２のペースト層１１０を厚さ１．２７〜３．０ｍｍ（０．０５〜１．１２インチ）に計量を供給する。ペースト層１１０の厚さをドクターブレード１６６を用いて制御する。次に、第２のキャリヤフィルム層１１２及びペースト層１１０をローラ１６８の周りに送ってベール１０６の頂部上に載せ、ペースト層１１０が第２のキャリヤフィルム層１１２の下に位置するようにする。これにより図１に示すシートモールディングコンパウンドシート１００が形成される。変形例として、図６に示すように、第２のキャリヤフィルム層１１２を巻出し、第２のペースト層１１０を導入しないでベール１０６上に載せて押し固め状態のシートモールディングコンパウンドシート１００を形成してもよい。
図５に示すような別の変形実施形態では、部分的にフィラメント化され又は非フィラメント化状態の繊維１５８をチョッパ（細断機）１６０を用いて細断してベール１０６上に配置し、その後第２のペースト層１１０を追加する。
【００２６】
図４〜図６に示すように、ワイヤメッシュベルト１７０は、シートモールディングコンパウンドシート１００を押し固めて次に巻取りロール１６２に巻取られる所望のシート重さの押し固め状態のシートモールディングコンパウンドシート１７７を形成する。単純な隙間調整によりそれぞれのドクターブレード１６６，１５６により付着するペーストの量を制御することにより、当業者は、全体的な押し固めシート１７７の重さを制御するのがよい。変形例として、シート１７７を当業者には周知の方法で収集容器（図示せず）内に吊してもよい。
次に、押し固めたシートモールディングコンパウンドシート１７７の各バッチが熟成して増粘し、それにより任意の成形用途に先立って、室温又は約３２℃の温度状態で約１〜１４日間粘度を増大させる。次に、シートモールディングコンパウンドシート１７７を適当なプライ又はラミネートサイズに切断し、第１のキャリヤフィルム層１０２及び第２のキャリヤフィルム層１１２を除去し、残りの材料を加熱した合わせ金属又は複合材ダイ内で適当な形状に成形し、そしてこれを熱及び圧力下で硬化させて最終複合部品（図示せず）を製造することによりバッチを更に加工するのがよい。好ましくは、硬化工程は、５〜１０ＭＰａ（７５０〜１，５００ｐｓｉ）、約１４０〜１６３℃で約０．５〜３分間かけて行う。当然のことながら、当業者には認識されるように、複合部品についての硬化条件は、部品の大きさ及び部品の幾何学的形状のような要因に応じて大幅にばらつきがある。
【００２７】
さらに図７〜図９に示すように、複合シートを形成する別の方法が示されている。この方法は、図４及び図５を参照して上述した方法と類似しているので、図７〜図９を参照して大きな違いについて説明し、同一の要素には同一の参照符号が用いられている。図７に示すように、第１のキャリヤフィルム１０２は、装置の下を通過して図７に示すようなドクターボックス１５６、図８に示すようなカレンダリング（圧延）装置１５５、図９に示すようなペースト押出機１５７又は図１４に示すような漏斗状装置１７Ｂを用いて第１のペースト層１０４が得られる。ベール１０６を図７に示すようにペースト層１０４の下に又は図８及び図９に示すようにペースト層１０４の頂部上に被着させる。図７に示すように、ドクターボックス１５６のブレードは、ベールの頂部上のペーストの厚さを計測し、他方図８及び図９のペースト１１７は、ベールの下で計測される。図７に示す実施形態では、ペースト１１７をベール中に押し込んでこれがベールを浸潤してシートが形成されている間に樹脂が多めのバリヤ層を形成する。図８のカレンダリング装置１５５は、１対の絞りロールを有し、これら絞りロールは、キャリヤフィルム１０２（又はベール）に塗布される樹脂の量を計測し、これら絞りロールにより薄いペースト層を絞りロール相互間に被着させてこれらの間で注意深く計測できる。絞りロールは、閉じ込められたガスを押し出してペーストから逃がし、ベールの幅全体にわたってペーストの比較的一様な層を生じさせ、ペーストがベールを浸潤するようにする。ガスが絞り出されるので、カレンダリング装置では脱ガス装置は不要な場合がある。ペースト層は正確に被着され、ローラによりベールを浸潤するようにするので、ベールを浸潤し、成形後に適当に樹脂が多めの層を維持するのに足るほどのペーストを塗布するだけでよい。したがって、本発明は、高価な樹脂及び（又は）添加剤、例えば着色染料、ＵＶ安定化剤等を含む頂部層の形成をより経済的に可能にする。というのは、用いる材料の量が最小限に抑えられるからである。加うるに、図７〜図９は、第２の装置１６４によって被着される第２のペースト層１６３を提供し、この第２の装置１６４は好ましくは、図示のようなペースト押出機であるが、変形例として、本明細書において説明する漏斗状装置であってもよい。
【００２８】
チョップトガラスの層１５８を第２のペースト層１６３の頂部上に被着させ、又は変形例として又はベールをこの段階で被着させてもよい。図７〜図９に示すように、ペーストの第３の層１６５を任意的に第３の装置１６７、好ましくは上述したペースト押出機又は他の装置を用いて被着させ、そしてチョップトガラス１５９の任意的な第２の層をペーストの第３の層１６５の頂部上に被着させる。上述したように、チョップトガラスのこの第２の層は、マット又はベールを構成することができる。ペースト及び強化材（例えば、チョップト繊維及び（又は）マット）の交互に対をなす層をシートにとって所望の厚さを達成するよう被着するのがよいが、分かりやすくするために、これら図７〜図９は、チョップト繊維の２つの層１５８，１５９を示している。最後に、ペーストの頂部層１１０を装置１６６によりガラスの頂部層１５９とフィルムの頂部層１１２との間に被着させる。ペースト押出機がペースト１１０をガラス１５９に被着させるものとして示されているが、押出機を用いてペースト１１０を図４に示すのと類似した方法でフィルム１１２に被着させ、又は図４に示すようにドクターブレード１６６を用いてもよい。次に、シートを好ましくは上述したように押し固めるが、図７〜図９には示されていない。
【００２９】
したがって、図１０に示すように、この実施形態では、シート１００は第１のペースト層１０４の頂部上に被着された第１のフィルム層１０２を有している。第１のペースト層１０４は、Ａ級ペーストから成り、上述したようなバリヤ層を構成する。長さ及び幅方向に伸びを持つベール１０６を第１のペースト層１０４の頂部上に被着させる。ペースト層１１１をベール１０６の頂部上に配置する。第１のペースト層１０４及び（又は）第３のペースト層１１１は好ましくは押し固められたときにベール１０６を浸潤する。第２のキャリヤフィルム１１２をシート１００の側部上に配置する。第２のペースト層１１０を好ましくは第２のキャリヤシート１１２上に配置する。強化材、例えばチョップトガラス、合成繊維、マット、ベール又は他の強化材の層１５８を第２のペースト層１１０と第３のペースト層１１１との間に配置する。樹脂の第２及び第３の層１１０，１１１は、押し固め中、強化材の層を浸潤する。第１のペースト層は上述したバリヤ層を構成するので、残りのペースト層は、安価なペースト又は頂部層のＡ級ペーストとは異なる特性を持つペーストから成っていてもよい。上述したように、シート厚さは、本明細書により教示されるように追加の対をなす強化材層及びペースト層を追加することにより任意所望の厚さに変更することができる。
【００３０】
本発明に従って形成された複合部品は、従来通り形成されたシートモールディングコンパウンド複合材製品と比べて優れた表面特性を持つシート１７７を形成する。これが得られる原因は、第１のペースト層によって形成されるバリヤ層にあり、バリヤ層は、上述したようにベールによって支持される。シートは圧縮成形中流動するので、本発明のベールは、本明細書において詳細に説明するように引裂き無くペーストの流れに順応するよう伸びなければならない。したがって、好ましいベールは、長い繊維及び（又は）不規則形状の繊維及び（又は）ランダムに配向された連続繊維又はフィラメントを有している。長繊維は好ましくは、長さは５０ｍｍ以上、より好ましくは１００ｍｍ以上であるが、好ましくは１，０００ｍｍ未満、より好ましくは１００ｍｍ〜３００ｍｍであるが、用途によっては、長繊維は、１，０００ｍｍより長くてもよく、何本かの連続繊維から成っていてもよい。
【００３１】
所望のマット重量及び機械的性質に応じて湿式法又は乾式法を用いてマットを形成することができ、ニードリング（needling）してもよく、或いはニードリングしなくてもよい。ニードリングは、本発明の方法においてベールの延伸性を向上させることが判明している。不規則形状の繊維は、繊維１０８のロフト及び軟かさをもたらす。好ましい実施形態では、ベール繊維（不規則形状であれそうでないにせよ何れにせよ）は、粗い繊維の束に対し細いフィラメント状繊維を有し、この場合、繊維１０８は加圧下でペースト層１０４，１１０上をかかるペースト層からのシート成形ペーストと共に流れる。繊維は、ガラス繊維、有機繊維、炭素繊維、天然繊維、合成繊維又はこれらの組合せから成るのがよい。ベールを製造する好ましい乾式法は、連続フィラメントを用いる公知の乾式マット法を利用する方法であるが、繊維を長さが約１００〜２００ｍｍの何本化の長繊維の状態に切るニードリング作業を更に含み、これにより繊維に垂直方向の寸法を追加してベールの性能を向上させる。
【００３２】
重い又は軽いマット重量が表面特性の向上のために必要な種々の用途ではベール１０６を使用できるよう種々のマットシート重さでベール１０６を製造するのがよい。不規則形状の繊維１０８を有するベール１０６を使用することにより、ベール１０６を形成するために低いＬＯＩ結合繊維を用いることができ、これが原因となってフローインプレス成形が容易になる。当業者には理解されるように、ＬＯＩは、点火の際の損失であり、固形分とも呼ばれており、燃焼試験によって定められる。点火時の重量％の損失は、サンプルの有機含有量の大まかな尺度を与える。好ましくは、結合剤は、４％〜２０％の量で存在している。当業者には理解されるように、本発明の複合シートを製造する方法は、ペーストのバリヤ層を支持するために第１のキャリヤフィルム又は第２のキャリヤフィルム、或いはこれら両方を用いるのがよく、次に、ベールを上述したようにペースト上に被着させる。好ましいベールは、シートを製造する工程の実施中、特にベールが図７に示すようにドクターボックス１５６の下を通過する際に、加工をしやすくするよう縦方向と横方向の両方向において適当な引張強度を有し、かかるベールは、複合シートが圧縮成形されているとき、引裂き又は穴の発生を回避するのに役立つ。好ましくは、ベールは、縦方向において幅１ｍ当たり約５〜２５０ニュートン、横方向において約５〜５０Ｎ／ｍの引張強度を有する。より好ましくは、ベールは、受け入れられたままであって浸潤前（即ち、「乾燥」状態の）ベールは、その長さに関し強度が５０Ｎ／ｍ以上、より好ましくは２００Ｎ／ｍ以上であり、したがって、ベールは、図６に示すようにドクターブレードの下を通過する際にムショウ状態のままである。したがって、ベールは各方法において好ましくは少なくとも約５〜５０Ｎ／ｍ、より好ましくは少なくとも１０Ｎ／ｍ、その長さに関し好ましくは５０Ｎ／ｍ以上、その幅に関し１０Ｎ／ｍ以上の引張強度を有することになる。
【００３３】
上述の例は、１プライのシートモールディングコンパウンドシート１００のみに関しているが、一般的には２以上のプライが複合部品を形成するのに用いられる。複合部品を形成するのに用いられるシートモールディングコンパウンドシート１００のプライの数は、所望の複合部品の厚さの関数として様々であるが、代表的には２〜４プライである。当業者には知られているので詳細には説明しないが、プライを、圧縮成形機内の金型内に配置する。次に、金型をプライ上で閉じ、圧力に起因して、プライはペーストが金型内で流れるにつれて長さ及び幅が長くなって金型の表面を覆って金型キャビティを満たす。本発明のベールは、ペーストが流れる際に引裂き無く長さと幅の両方において伸び、金型内に形成された部品の表面のところの樹脂が多めの層に隣接して金型の表面を覆う。好ましくは、ベールは、両方向において約５〜５０％の伸びを有する。より好ましくは、ベールは、各方向（長さ方向と幅方向）において少なくとも５％、より好ましくは両方向において少なくと１０％、より好ましくは少なくとも一方の方向において少なくとも３０％、より好ましくは両方向において少なくとも３０％或いは少なくとも一方向において少なくとも４０％、好ましくは第２の方向に少なくとも５％伸びることができる。深い絞りを有する成形部品では、ベールは好ましくは、流れ方向に少なくとも２０〜３０％の伸びを有する。レールを部品の製造に必要な流量及び（又は）絞りの大きさに従って指定するのがよく、特定の方向に必要な所要の伸びをそれに応じて指定するのがよい。より好ましくは、ベールは、上述したような結合剤の溶解度及びフィラメントの移動に起因して各方向に最高１００％以上の湿潤伸びを有する。好ましい実施形態では、シートモールディングコンパウンドシート１００の頂部プライ及び本発明に従って作られたシートモールディングコンパウンドの１以上のシートが金型内に配置される。適当な成形及び硬化後、これは、複合部品の目に見える側にＡ級表面の側を有すると共に目に見えない側に通常見られる非Ａ級表面の複合部品を形成する。形成された複合部品の頂面と底面がＡ級表面を必要とする場合、シートモールディングコンパウンドシート１００の頂部プライ及び底部プライを、従来技術に従って作られたシートモールディングコンパウンドの１以上のシートがこれらシート１００内に収納された状態で用いるのがよい（これらのうち幾つかは、Ａ級ペーストとは考えられないペーストを含む場合がある）。図２の複合シート１００を使用する場合、ベール１０６を繊維１５８よりも複合部品の目に見える表面の近くに配置すべきである。加うるに、本発明は、着色バリヤ層を提供することができ、それにより複合シート全体を着色する必要なく、部品を好ましくは耐ＵＶ性の色で成形して成形された色を保持することができる。
【００３４】
加うるに、シートモールディングコンパウンドシート１００の特定の構成要素に対して行うことができる多くの設計変更例が特に計画される。例えば、シート１００の頂部プライのペースト層１００の組成を変更して耐衝撃性及び靱性が良好な改質エポキシ、ビニルエステル、アクリル樹脂又はウレタン改質ポリエステル樹脂を含む他の樹脂を利用することができる。変形例として、ウッドソン等に付与された米国特許第６，０２０，４４３号明細書に記載されているように、開環複分解重合（“ＲＯＭＰ”）及びルテニウム、オスミウム又は鉄を主成分とする触媒を用いるジシクロペンタジエン樹脂（ＤＣＰＤ）を用いることにより複合シート１００の頂部プライを変更できる。なお、かかる米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。複合部品の密度を減少させるため、充填材の一部に代えて特別な粘土を持ち又は湿潤性を向上させる処理済み充填材を用いるのがよく、それと同時に塗布に先立ってペーストの粘度を増大させる。これは、コンパウンドがツール内を流れる際に強化材を運ぶ粘度を提供し、それにより成形部品全体にわたり実質的に一貫したガラス使用量を維持する。この粘度を達成するのに必要な充填材の量を減少させることにより、コンパウンド内の樹脂の体積分率を増大させることができる。比重の小さな成分の体積分率のこの増大の結果として、軽量化された部品を得ることができる。しかしながら、充填材の体積分率を減少させるときに潜熱膨張（“ＣＬＴＥ”）及び複合部品の剛性を制御するのに追加の強化材が必要な場合がある。  また、ミルドファイバ、炭素／黒鉛ファイバストランド、炭素／黒鉛粉末、炭素黒鉛フレーク又は短繊維ストランド（８ｍｍ以下）をペースト１０４，１１０に混ぜ込んでモジュラス又はＣＬＴＥの向上を助けるのがよい。スペリア・グラファイト・カンパニーから入手できる２つの好ましい等級の黒鉛としては、グレード２１３９天然フレーク及びグレード５０３９合成フレークが挙げられる。黒鉛粉末又はフレークの場合、粉末又はフレークは、静電気的に塗装されるのに十分な導電性を達成するためにペースト１０４，１１０配合物の少なくとも５重量％、好ましくは約２０〜３５重量％を占める。炭素繊維又はガラス繊維に代えて又はこれに加えて黒鉛粉末又はフレークを追加することにより、樹脂ペースト１０４，１１０の比重が小さくなり、かくしてその結果として、軽量の成形コンパウンドが得られる。したがって、代表的には充填材、例えば炭酸カルシウムが比重を好ましい範囲に維持し、更にコストを低くするために黒鉛フレーク又は粉末に加えて添加される。さらに、ベニングに付与された米国特許第５，９６５，４７０号明細書に記載されているように、炭素微小繊維又はピブリルをペースト層１０４，１１０に添加してＣＬＴＥ、導電性、塗装性及び表面品質を向上させるのがよく、かかる米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【００３５】
また、不規則形状繊維１０８の一部に代えて、ベール１０４内に用いるものとして上述したような例えば炭素繊維、フレーク、フィブリル又は粉末のような導電性材料又は導電性材料の組合せを用いてもよい。圧縮成形されると、不規則形状の繊維１０８は流動中上述したように真っ直ぐになる。他方、導電性材料は、実質的に連続網状構造に維持され、それにより、複合材料内の導電性を維持する。これにより、上述したように表面特性が向上したシートモールディングコンパウンドシート１００で作られた静電塗装可能な複合部品が得られる。変形例として、上述した導電性材料に代えてアルミニウム又は他の導電性金属基材を用いて導電性又は熱伝導性を向上させてもよい。さらに別の実施形態では、バリヤ層は、完成した複合部品に表面導電性をもたらすよう導電性充填材、例えば黒鉛材料を含むペーストを有する（これについては以下に詳細に説明する）。
【００３６】
別の実施形態では、複合シートは、ベールが上述したように頂側部上に位置した状態で本発明に従って作られ、第２のベールを部品の裏側に被着する。すると、裏側は、通常では必要とされないＡ級特性を有し、或いはベールは、部品の反りの減少を含む向上した性質を与えることになる。当業者には理解されるように、図示していないがかかるシートを製造する好ましい方法では、ペースト層をキャリヤシートの各々に被着させ、ベールを各ペースト層の頂部上に設け、好ましくは各ベールに隣接して樹脂の中間層を配置すると共に強化材料層を樹脂の中間層相互間に配置する。変形例として、第２のベールは、強化材料から成ってもよく、１つのペースト層がベール相互間に設けられる。
【００３７】
本発明のシートモールディングコンパウンドシート１００の少なくとも１つの層を有する複合部品は、従来型のシートモールディングコンパウンド層状化複合部品と比べて多くの利点を有している。第１に、本発明は、頂部表面層に破れ目を生じさせないでガラス束を部品内に保持するよう樹脂がやや多めのペースト１０４，１１０をバリヤベール１０６に設けることにより、ペイントポップを示すＳＭＣ複合部品の傾向を減少させる。これにより、複合部品の再加工が減少し、それによりコスト及び無駄が減少する。シートモールディングコンパウンドシート１００の頂部プライを有する複合部品は、適度に一定のスキンを形成するのに十分流れる。上述したような導電性材料を添加すると、良好な静電塗装性を持つ複合部品が形成され、これにより粉末被膜又は静電吹付け機の使用が可能になる。複合部品は又、向上した熱伝導性を備え、それにより例えばふくれ、反り又はポップのような熱伝導性と関連した表面欠陥の恐れが減少する。最後に、本発明は、Ａ級タイプの表面を備えた複合部品をもたらす。
【００３８】
本発明を用いると、通常用いられる場合よりも多くのツールの部分を被覆し、実質的に波の無い表面を生じさせる装入物を用いて複合部品を成形することができる。例えば、代表的な装入物は、ツールの４０％を被覆し、圧縮中、装入物はツール全体を被覆するよう流れる。本発明を利用すると、ベール及びバリヤ層が設けられているので６０％、７０％、８０％以上のツール被覆率を首尾良く検査した。成形装入物が単一の「厚手」シートから形成されて本発明により可能な装入物を形成した場合、それ以上の改良が本発明で達成される。したがって、最終的にバリヤ層の厚さを定めるベールの厚さは、複合シートが成形中に流れる場合、樹脂及びベールの良好な層をもたらすよう調節されなければならない。ベールの厚さを選択する場合、成形部品全体にわたり少なくとも約０．１ｍｍの厚さに応じてベールの実際の重さ、密度、繊維直径及びツール被覆率、標的結果を考慮に入れる必要がある。好ましくは、６０％のツール被覆率に関し、ベールが長さ１００ｍｍのフィラメント、１５μｍの直径を有している場合、約１２０ｇ／平方メートルのレール重量が満足のいくものであることが判明した。本出願人の知見によれば、大抵の用途には４０〜１２０ｇ／ｍ2のレール重さを利用でき、約２０ｇ／１平方メートル〜約２００ｇ／１平方メートルの重量が用途によっては有用な場合がある。
【００３９】
次に図１１を参照すると、本発明の別の実施形態の導電性シートモールディングコンパウンド（図１２に符号７７として示されている）を製造するのに用いられる単一プライの導電性シートモールディング複合又はコンポジット（ＳＭＣ）シート１０が押し固め前において全体を符号１０で示されている。シート１０は、頂部から底部まで、図１を参照して上述したシートと類似しているが、ベール１０６に代えてチョップト繊維１６が用いられている。図１１〜図１３の説明は、導電性繊維に焦点を合わせるので、ベールについては以下説明しない。しかしながら、当業者であれば、この説明は直接図１〜図１０に当てはまり、導電性ペーストが上述したようにベールと共に利用されることは理解されよう。
【００４０】
図１１においては、第２のキャリヤフィルム層１２、頂部ペースト層１４、複数の強化用チョップト繊維１６、導電性ペースト層１８及び第１のキャリヤフィルム層２０が層状形態で設けられている。当然のことながら、シートモールディングコンポジットシート１０について上から下までの層状化の順序は逆であってもよい。図１１のＳＭＣシート１０を形成する方法が図１２に占めされていて、図４に示す方法と類似しているが、マットに代えてチョップト繊維が用いられている。好ましくは、強化用チョップト繊維１６は、当業界で通常用いられている繊維材料、例えばガラス繊維、炭素繊維、天然繊維、ポリエステル及び当該技術分野で知られている他の繊維化可能な材料又はこれらの混合物から選択される。
【００４１】
本発明の図１１で用いられるペースト含有層１４の組成は好ましくは、上述したようなＡ級表面及び（又は）構造部品を成形するために現在用いられている配合物を変えたものである。ポリエステル樹脂（当業者に知られているような熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、反応性モノマー等を含む場合がある）に加えて、配合物は、充填材、例えば炭酸カルシウム、樹脂阻止材及び開始材（触媒）、アルカリ土類酸化物又はウレタン増粘剤、内部離型剤を含む。当然のことながら、ペースト及び完成複合部品の所望の性質に応じて他の添加剤を添加してもよい。
導電性ペースト層１８は好ましくは、ペースト層１４と配合内容が類似しているが、完成複合部品（図１３に符号１１４として示されている）に表面導電性をもたらすのに用いられる黒鉛材料２３を更に含んでいる。２つの好ましい等級の黒鉛材料２３としては、黒鉛フレーク及び天然黒鉛粉末が挙げられる。表２に示すように、好ましい黒鉛フレークは、グレード２１３９合成黒鉛フレークであり、好ましい黒鉛粉末は、グレード５０３９合成黒鉛粉末であり、共にスペリア・グラファイト・カンパニーから入手できる。黒鉛材料２３の好ましい粒径及び形態学的特徴は様々であってよいが、好ましくは３０ミクロン未満である。試験結果の示すところによれば、静電塗装性が得られるようにするためには少なくとも１プライの導電性シートモールディングコンパウンド７７から作られた完成状態の複合部品１１４の目に見える表面に沿って１平方メートル当たり１０6ohms per square 以下の導電率が必要である。この静電塗装性が得られるようにするため、導電性ペースト層１８の配合物中に濃度が約１５重量％の黒鉛材料２３が必要である。
【００４２】
〔表２〕
表２−グラファイト材料２３
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ペースト１４及び導電性ペースト層１８についての好ましい組成は、それぞれ上記表１及び下記表３に示されている。
【００４３】
〔表３〕
表３−導電性ペースト層１８
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【００４４】
導電性ペースト配合物層１８中に黒鉛材料２３を用いた場合の幾つかの他の利点は、黒鉛材料２３が無機添加剤又は充填材として役立つことができるという結果として得られる。かくして黒鉛材料２３を追加すると、全シートモールディングペーストシステムの粘度が増大しがちである場合が多い。全体的な導電性ペースト配合物１８中の他の添加剤、例えば炭酸カルシウムＣａＣＯ3の総量を減少させながら有用な成形粘度を維持することができる。多くの場合、黒鉛材料２３は、他の充填材と比較して、軽量であると共に低い比重を示す傾向があり、したがって、本発明により成形された部品１１４の最終重量は、従来型シートモールディング複合部品よりも軽い。
他の無機充填材に代えて所要量の黒鉛材料２３を用いることにより、潜熱膨張率及び熱膨張率の向上が観察された。この向上結果により、次いで成形される複合部品上の表面層が反りにくくなり、したがって向上した表面品質が示される。
【００４５】
次に、図１２を参照すると、図１１のＳＭＣシート１０から押し固め状態のＳＭＣコンパウンド７７を製造する好ましい一組立て方法が全体を符号５０で示されている。組立て工程は、第１のキャリヤフィルム層２０をロール又はリール５２から巻出し、これをキャリヤベルト５４の幅全体にわたって搬送する工程で始まる。当然のことながら、他の実施形態では、第１のキャリヤフィルム層２０の引張強さがＳＭＣシート１００全体を保持するのに十分強固であればキャリヤベルト５４は不要である。次に、導電性ペースト層１８を従来型小出し装置１７から湿潤ペースト１８′の形態で第１のキャリヤフィルム層２０上に導入する。装置１７は、全体として上下逆さまの堰ブレードであるドクターブレード５６を用いてペースト１８′を計量供給する。図示の装置は、ドクターブレード５６と反対側に弧状後方側部を備えた状態で示されているが、当業者であれば、矩形ドクターボックスを用いてもよいことは理解されよう。
【００４６】
次に、フィラメント化され又はフィラメント化されていないファイバの形態をした強化用繊維１６をチョッパ６０を用いて裁断して導電性ペースト層１８上に落下させる。第２のキャリヤフィルム層１２をロール又はリール６２から巻出し、ペースト層１４を別の従来型小出し装置１７を用いて第２のキャリヤフィルム１２上に載せる。ペースト層１４を湿潤ペースト１４′として第２のキャリヤフィルム１２の内側部上に載せる。ペースト層１４の厚さは、ドクターブレード６６を用いて制御される。次に、第２のキャリヤフィルム層１２及びペースト層１４をローラ６８の周りに移動させて強化用チョップト繊維１６の頂部上に載せてペースト層１４が第２のキャリヤフィルム層１２の下に位置するようにする。これは、図１２に示す導電性ＳＭＣシート１０を形成する。ワイヤメッシュベルト７０が、導電性ＳＭＣシート１０を押し固めて巻取りロール７０への巻取り前に所望の面重量の押し固め状態の導電性ＳＭＣコンパウンド７７を形成する。押し固め工程中、ペースト層１４及び導電性ペースト層１８からの過剰なペーストが、強化用チョップト繊維１６内にしみ込んでこれを通る。ドクターブレード６６，５６により堆積されるペースト１４′，１８′の量を簡単なギャップ調整により制御することにより、当業者は、押し固め状態のコンパウンド７７の総重量と各押し固め状態のコンポジットコンパウンド７７内に含まれているフィラメント状強化材料の割合の両方を制御することができる。
次に、押し固めた導電性ＳＭＣコンパウンド７７の各バッチが熟成して増粘し、それにより任意の成形用途に先立って、約３２℃の温度状態で約１〜１４日間粘度を増大させる。次に、ＳＭＣコンパウンド７７を適当なプライ又はラミネートサイズに切断し、第２及び第１のキャリヤフィルム層１２，２０を除去し、残りの材料を加熱した合わせ金属又は複合材ダイ内で適当な形状に成形し、そしてこれを熱及び圧力下で硬化させて最終複合部品（例えば図１３の符号１１４で示す）を製造することによりバッチを更に加工するのがよい。好ましくは、硬化工程は、５〜１０ＭＰａ（７５０〜１，５００ｐｓｉ）、約１４０〜１６３℃（２８０〜３２５°Ｆ）で約１／２〜３分間かけて行う。
【００４７】
図１３に示すような好ましい実施形態では、導電性ＳＭＣコンパウンド７７の頂部プライ１０２及び従来技術に従って製造された従来型ＳＭＣの１以上のプライ１０４が金型１１２内に配置されている。金型１１２は、閉じられており、プライ１０２，１０４は従来方法で熱及び圧力下において圧縮されると共に圧密化され、目に見える頂面１６上に導電性表面を備えた複合部品１１４が形成されている。形成された複合部品１１４の目に見える頂面１１６及び目に見える底面１１８の両方が導電性表面を必要とする場合、従来技術に従って製造されたシートモールディングコンパウンドの１以上のプライ１０４を押し固め状態の導電性ＳＭＣコンパウンド７７の頂部プライ１０２と底部プライ１０２Ａとの間に配置した状態で押し固め状態の導電性ＳＭＣコンパウンド７７のこれらプライ１０２，１０２Ａを用いるのがよい。
【００４８】
図１４に示すような変形実施形態では、漏斗状小出し装置１７Ｂが、他の図４、図５、図６、図７、図８、図９及び図１２に示す従来型小出し装置のうち１以上、例えば図１２に示すドクターブレード５６に取って代わっている。一実施形態では、これら従来型装置の全ては、かかる漏斗状装置から成っていてもよい。ただし、図示していない。漏斗状小出し装置１７Ｂは、従来型小出し装置、例えばドクターブレード５６で通常見られる空気の取り込みを防止するのに役立つ。小出し装置１７Ｂで粘度の制御を行うには、加熱又は冷却作用を装置１７Ｂに加えて一定の温度を維持し、それにより粘度及びこれに基づく流動性を良好に可能にすると共に制御するのがよい。熱を装置１７Ｂの出口２２の近くで装置１７Ｂに加えてペースト１８′の粘度を減少させ、それによりシート１０内でのガラス繊維又はマットの浸潤を向上させるのがよい。この点に関し、熱源（図示せず）を出口２２の近くで装置１７Ｂの壁２４に当てて又はこの中に配置し、或いは熱源として仕切り板２３を垂直供給スロット２１内に用いることにより適応するのがよい。変形例として、本明細書で説明するように堆積ペースト押出装置を利用してもよい。
【００４９】
コンポジションを通るペースト１８′の粘度及び温度を制御すると共に供給スロット２１内の圧力を制御することにより漏斗状装置１７Ｂの出力を制御し、かかる制御は、装置１７Ｂ内のペーストの高さを制御することによって達成でき、又公知の機械的手段（図示せず）により装置１７Ｂの任意的な加圧を含む場合がある。したがって、圧力を制御することにより、ドクターブレードの下方供給及び上方供給を回避することができ、それにより薄すぎる又は厚すぎる塗布（又は汚れ）をそれぞれ回避することができる。さらに、当業者であれば理解されるように、２以上の漏斗状装置を連続して設けてもよく、それに従って２以上のタイプのペーストをシート上に付着させることができ、例えば、第１の漏斗状装置は、樹脂が多めの装置を部品の外側に被着させるよう非フィラメント化ペーストを有するのがよく、フィラメント化ペーストは、第２の漏斗状装置により非フィラメント化ペーストに隣接して付着させることができる。
【００５０】
図２Ｂに示すように、新規な漏斗状小出し装置１７Ｂは好ましくは、従来型ドクターボックス、より好ましくは図２Ａに示すように従来型ドクターブレードのリップに取り付けられる。ペースト１８′の高さは、フロート弁又はこれに類似した弁により制御され、したがってドクターブレード５６の上方供給は行われず、過度のペーストがブレード５６の下に押し込まれることもない。装置１７Ｂは、主小出し領域内に延びてフィルム層２０が機械の作動中引っかからないようにする脚部１９を有している。脚部１９は、これとフィルム層２０との間に形成され、ペースト１８′が小出し装置１７Ｂの後部から流れ出ないようにするほど十分に小さなギャップを有するよう調節される。さらに、小出し装置１７Ｂは、垂直方向供給スロット２１を有し、この垂直方向供給スロットは、好ましくは、１以上の仕切り板２３により２以上の幅の狭いスロット２１′に分割され、かかるスロット２１，２１′は、柱状のペーストを形成する。脚部１９に最も近く位置する第１のかかるスロット２１′は、キャリヤフィルム２０に接触する。第１のかかるスロット２１′から堆積されたペーストが気泡を含み又は不完全にフィルム２０を被覆した場合、その次の各スロット２１′は、先のスロット２１′からのペースト中の不完全部を覆って被覆するのに役立つ。かくして、多スロット付き漏斗状小出し装置１７Ｂは、取り込まれた空気又はボイドをペースト１８内から減少させ、一様な重さ及び厚さの層１８を形成するよう設計されている。好ましくは、スロット２１，２１′の幅は、これよりも少ない／追加のこれよりも薄い／厚い仕切り板２３を取り付けると共に（或いは）壁２４を調節することにより調節可能である。好ましい実施形態では、脚部１９は、約０．０３〜約０．２５インチフィルム２０（又はベール）の上方に位置決めされ、ドクターブレード５６の先端部は、約０．０５〜約０．１２５インチフィルム２０の上方に位置決めされるが、これらギャップは、ペーストの組成、粘度及び総合的な動作条件で決まることになろう。
【００５１】
次に、押し固め状態のＳＭＣシート７７の各バッチが熟成して増粘し、それにより任意の成形用途に先立って、約３２℃の温度状態で約１〜１４日間粘度を増大させる。次に、ＳＭＣシート１０を適当なプライ又はラミネートサイズに切断し、上側及び下側キャリヤフィルム層１２，２０を除去し、残りの材料を加熱した合わせ金属又は複合材ダイ内で適当な形状に成形し、そしてこれを熱及び圧力下で硬化させて最終複合部品（図示せず）を製造することによりバッチを更に加工するのがよい。好ましくは、硬化工程は、５〜１０ＭＰａ（７５０〜１，５００ｐｓｉ）、約１４０〜１６３℃（２８０〜３２５°Ｆ）で約１／２〜３分間かけて行う。
【００５２】
上述した押し固め工程中、ペースト層１４及びペースト層１８からの過剰な樹脂が、繊維層５８内にしみ込んでこれを浸潤する。押し固め状態のＳＭＣシート７７は、硬化すると、目に見える表面層が従来型シートモールディングコンパウンドコンポジットと比較して表面細孔の少ない改良された表面特性を持つ樹脂が多めで細孔が殆ど無い層を形成する複合部品を形成する。
加うるに、導電性材料、例えば炭素又はニッケル被覆、炭素又はガラス繊維が繊維層１８中に用いられた場合、改良された静電吹付け性を持つ硬化した複合部品を実現できる。かかる導電性繊維をガラス繊維に加えて又はこれに代えて使用できる。同様に、導電性フレーク、フィブリル、粉末、炭素又はニッケル被覆炭素又はガラス繊維、又は導電性粒子を樹脂含浸フィラメント化繊維層中に用いることができ、これらは各々、本発明の目的上、導電性繊維と考えられる。さらに、繊維層１８内の導電性材料を複合部品の表面のすぐ近くに位置する場所に集中させることにより、導電性材料を有する従来型シートモールディングコンパウンド複合部品と比較して複合部品内に必要とされる導電性材料が少なくて済み、これにより原料費が軽減される。
【００５３】
図１７及び図１８は、後で複合部品を形成するよう加工される新規なシートモールディング複合シート２７１を製造するコンパウンディングラインの２つの好ましい実施形態を示している。これら実施形態では、容量ポンプを用いてコンパウンディングライン上に立設しているスリット押出ダイに供給する。この体積投与システムをこのように用いてシートモールディングペーストを塗布することは、ドクターボックス塗布技術を用いて製造される従来型シートモールディング複合シートと比べて多くの利点を奏すると考えられる。
次に図１７を参照すると、シートモールディング複合シート２７１を製造する新規なコンパウンディングライン２００が示されている。まず最初に、下側キャリヤフィルム２０２をクリール２０４から巻出す。或る量のシートモールディングペーストをキャリヤフィルム２０２の表面に容量測定状態で塗布し、容量をペースト押出装置２０８を用いて層２０６を形成する。容量ペースト押出装置２０８は、図１９及び図２０に詳細に示されている。
【００５４】
シートモールディングコンパウンド２７１から形成された複合部品に所望の表面特性を与えるためのシートモールディングペースト層２０６の好ましい一組成が表１に示されている。しかしながら、他の添加剤をこの組成物に添加してもよく、かかる添加剤としては、離型剤、繊維露出を軽減するロープロフィール添加剤、帯電防止添加剤、紫外（“ＵＶ”）光安定化添加剤及び当該技術分野で知られている他の添加剤が挙げられる。
さらに、静電吹付け性を向上させる導電性材料をシートモールディングペースト層２０６に添加するのがよい。これら導電性材料としては、モジュラス又はＣＬＴＥを向上させるためのミルドファイバ、炭素／黒鉛繊維ストランド、黒鉛粉末、黒鉛フレーク又は短繊維ストランド（８ｍｍ以下）が挙げられる。
【００５５】
次に、上述したのと同様な薄い不織布又はベール２１０の層をクリール２１２又はこれに類似した装置から巻き出してシールモールディングペースト層２０６の頂部上に置く。このベール２１０は好ましくは、２００１年１０月１２日に出願された米国仮特許出願第６０／３２８，６２０号明細書に記載されているようなもつれた状態の繊維ベールであり、或いは上述した特性を持つベールを有するものであってもよい。なお、本願は、かかる米国仮特許出願の優先権主張出願であり、かかる米国仮特許出願の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
次に、樹脂ペーストの別の層２１４を好ましくは第２の容積測定ペースト押出装置２１６を用いて塗布する。この樹脂ペースト層２１４は、優れた機械的性質及び適当な収縮制御をもたらすよう処方されている。これは内部樹脂層なので、樹脂ペースト層２１４の組成中には、例えば上述の表１に示すような表面特性添加剤は不要である。かくして、複合部品に望ましい表面特性を与える帯電防止添加剤、紫外線（“ＵＶ”）光安定化添加剤及び当該技術分野で知られている他の添加剤は不要である。かくして好ましい樹脂組成物は、これら添加剤を用いない表１に示すものと類似している。
【００５６】
次に、チョップトガラス繊維強化材の層２１８を樹脂ペースト層２１４上に追加する。このチョップトガラス繊維強化剤層２１８は、従来技術で見受けられるものに関して代表的なものである。多端部ガラス繊維ロービング２２０をチョッパ２２２に送り込んでチョップトガラス繊維強化材２１８を形成する。次に、第３のペースト層２２４を好ましくは、第３の容積測定ペースト押出装置２２６を用いて追加する。次に、チョップトガラス強化材の第２の層２２８を第３のペースト層２２４上に追加する。
シートモールディングコンパウンド２５０の残部の形成工程は、上述の段落で説明した順序とは逆の順序で外側ペースト層２０６及びベール２１０無しで構成要素を追加することにより行われる。かくして、別のペースト層２１４及び外側キャリヤ層２０２をチョップトガラス強化材層２２８の頂部上に載せる。当然のことながら、Ａ級表面がシートモールディングコンパウンド２５０の両側面に所望ならば、余分のベール層２１０及び外側ペースト層２０６を樹脂ペースト層２１４と外側キャリヤ層２０２との間に設けるのがよい。
【００５７】
最後に、シートモールディングコンパウンド２５０を押し固め装置２４０中へ分出しし又は通すことによりシートモールディング複合シート２７１を形成し、後で加工するためにマンドレル２４２又は当該技術分野で知られている他の包装装置に巻き付けることにより包装する。変形例として、シートモールディング複合シート２７１をボックス内に花綱状にぶらさげてもよい。加うるに、シートモールディング複合シート２７１をコンパウンディングラインで一定間隔に切断し、切断されたシートを後で加工するために貯蔵容器内に平らに配置してもよい。このプロセスにおける利点は、シートモールディング複合シート２７１が曲げによる損傷を受けないことにあり、その結果向上した表面特性を得ることができる。
【００５８】
次に、シートモールディング複合シート２７１を代表的には約２９〜４６℃（８５〜１１５゜Ｆ）で１〜１４日間熟成させる。これにより、シート２７１の粘度が、シートモールディングペースト及び強化材料が複合部品を形成する後で行われる成形プロセスで分離することなく一緒に均一に流れるほど十分増大することができる。
変形例として、図１８に示すように、バルクモールディング容量ペースト押出装置２４４を用いてバルクモールディングコンパウンドペースト層２３０を第３のペースト層２２４に代えて導入してもよい。
バルクモールディングコンパウンド層２３０は、後でペースト中に混ぜ込むことができる種々の充填材を適当な含浸法で混ぜ込むのに有用な特別に処方されたペーストである。これら充填材を無駄を減らすことや軽量化を含む種々の理由でペーストに添加するが、代表的にはシートモールディングコンパウンドには添加しない。というのは、これらは表面欠陥を作る場合があるからである。これら充填材は中間層中に含まれるので、これら充填材が表面特性に及ぼす影響は殆ど無いか又は全く無い。これら充填材としては、低密度充填材及び種々の粒度分析（グラニュロメトリー）及び形態学的性質の再生利用材料が挙げられる。
【００５９】
図１９及び図２１では、容積測定ペースト押出装置２０８，２１６，２２６及びバルクモールディング容量ペースト押出装置２４４の拡大図が示されている。図２０及び図２２は、それぞれ図１９及び図２１のスリット押出ダイの拡大図及び側面図である。
次に図１９及び図２０を参照すると、容量ペースト押出装置２０８は、１対のライン２６５，２６７により互いに結合されたペーストタンク２６０とアルキメデススクリューモータ駆動装置２６４を備えたスリット押出ダイ２６２から成っており、各ラインは、容量ポンプ２６６，２６８を有している。当然のことながら、容量ペースト押出装置２０８が示されているが、容量ペースト押出装置２１６，２２６（図１７参照）は、同一設計及び同一作用のものである。作用を説明すると、ペーストタンク２６０に収容されたシートモールディングペースト２０６をポンプ２６６によりタンク２６０からライン２６５でダイ２６２に圧送する。ペースト２０６の一部は、ダイ２６２をこれに設けられたスリット２８４を通ってコンベヤベルト２７８上に出るが、ペーストの残部は、容積ポンプ２６８により制御された方法でライン２６７を通ってダイ２６２から出る。スリット２８４は、内側から外側にテーパしており、一定の円形断面を有している。フィルタ２７４がライン２６７に結合されており、このフィルタは、凝集塊又は大きな繊維粒子がペーストタンク２６０に戻るのを阻止する。このフィルタ２７０は又、スリット２８４の詰まりを防止する。ペースト２０６は好ましくは、溶剤の沸騰を阻止しながら気泡をペーストから追い出すよう筒体又はタンク２６０内に低真空圧力下に保持される。ペーストがスリット２８４を通って出るのは、ポンプ２６６によるペースト２０６の押出量とポンプ２６８によるペースト２０６の押出量の差に起因している。
【００６０】
アルキメデススクリュー装置２６４は多くの機能を有している。これにより、第１に、ライン２７８の幅Ｗ全体にわたりペースト２０６の押出量におけるダイ２６２に沿う圧力降下の補償が可能である。このアルキメデススクリュー装置は又、スリット２８４の幅全体に沿うペースト２０６の分布の左右のバランスを制御できる融通性をもたらす。これにより、凝集塊をフィルタ２７０に向かって動かすことによりスリット２８４の連続クリーニングが可能になる。スリット２８４を通る粒子は、スリット２８４のテーパした幾何学的形状が所与であればライン２７８上に送り出されることになる。
次に図２１及び図２２を参照すると、バルクモールディングコンパウンド容量ペースト押出装置２４４が示されている。バルクモールディングコンパウンド容量ペースト押出装置２４４は、図１７、図１９及び図２０の押出装置２０８，２１６，２２６と本質的に同一の仕方で動作する。装置２０８，２１６，２２６と装置２４４の唯一の違いは、用いられる充填材及び強化材の種類に起因して必要なダイ２６２に設けられるスリット２８４の幅である。この場合、幅のより広いスリット２８４が、ライン上における樹脂ペースト２３０の正しい分布を可能にするために必要である。
【００６１】
当然のことながら、本発明の好ましい実施形態はそれぞれシートモールディングペーストを分布する容積測定ペースト押出装置２０８，２１６，２２６，２４４を開示しているが、上述のダイと関連し又はこれに代わる他の変形例としての押出し手段を用いてもよい。２つのより好ましい例が図２３及び図２４に示されている。
次に図２３を参照すると、スリット押出ダイ３００が容積測定ペースト押出装置２０８，２１６，２２６，２４４の１以上のスリット押出ダイ２６２に取って代わっている。スリット押出ダイ３００は、図１９〜図２２のダイ２６２と同様に作用する。１つの違いは、スリット押出ダイ３００が上述した左右の直線押出量のバランスを取り、一般にスリット２８４に沿うと共にコンパウンディングラインの幅全体にわたり全て均等な押出量を保証するようにするためにスリット２８４のギャップの制御を可能にする変形可能なリップ３０２を有していることにある。
【００６２】
次に図２４を参照すると、容積測定ペースト押出装置４００の別の実施形態が示されている。この場合、作用にあたり、ペーストタンク４０８に収容されているシートモールディングペースト４０６を容積ポンプ４１４によりタンク４０８からフィルタ４１６を介し、ライン４１２によってスリット押出ダイ４１０に圧送する。フィルタ４１６は、大きな粒状物がシートモールディング層４２４にくっつくのを阻止する。次に、ペースト４０６を図１９〜図２３のスリット押出ダイ２６２，３００と類似した仕方でダイ４１０に設けられたスリット４１８を通って先に被着されたシートモールディング層４２４を有するコンベヤベルト４２２上に圧送する。
さらに、押出機の他の実施形態及び（又は）図１９〜図２４の容積測定ペースト押出装置に取って代わる押出機の他の実施形態は本発明の範囲に含まれる。これら押出機としては、スリットを通してシートモールディングペーストを押し出す筒体取付け部を備えた押出機又はスリットに供給する適当な設計の分布チャネルをアルキメデススクリュー装置２６４に代えて有する押出機が挙げられる。加うるに、上述の漏斗状装置又は従来型小出し装置が、１以上のペースト層を被着させるのに有用であることが判明している。加うるに、容積小出し装置は、上述の導電性ペースト層と組み合わせると有用である。
【００６３】
さらに、種々の追加の制御装置を図１９〜図２４に示す容積測定ペースト押出装置及び当該技術分野で知られているような上述した追加のタイプの押出機に追加するのがよい。例えば、容積測定ペースト押出装置の種々の部分内のペーストの粘度を制御するための装置、例えば発熱体及び他の測定装置を追加するのがよい。加うるに、脱ガス装置（図示せず）を容積測定ペースト押出装置の１以上に組み込むのがよく、かかる脱ガス装置は、同伴された空気をそれぞれのペーストから除去するのに用いられる。この真空脱ガス装置は代表的には、受入れ容器を備え、この受入れ容器は、加圧下にあり、ペーストを低い回転速度で除去して熱の蓄積を減少させることができる。
本発明は、現在入手できるシートモールディングコンパウンドを基材とした複合材料と比べて重要な利点を奏する。第１に、容積投与法を用いることにより、１つのコンパウンディングラインに沿ってシートモールディングペースト及び強化材の多数の装置を追加することができ、それにより１配合工程で厚い複合材シート２７１の製造が可能になる。これにより複合部品を形成するために金型内に装入されるのが必要な複合シート２７１の数が減少する。これにより、成形に先立って除去しなければならないキャリヤフィルムシートの量が減少するので製造効率が増大する。加うるに、これにより、シートモールディングコンパウンドラインの生産性が向上する。というのは、ライン速度が従来技術に対し本質的に不変のままだからである。
【００６４】
第２に、シートモールディングペーストを塗布する容積投与法を利用することにより、従来型ドクターボックス形塗布システムを用いて得られる複合シートと比較して複合シート２７１の重さの一貫性を高くすることができる。従来技術の場合のように複合シート２７１の装入重量を制御する必要性が無くなり、それにより部品相互間の成形における一貫性が向上し、その結果機械的性質及び見栄えが向上した複合部品が得られる。
第３に、シートモールディングペースト２０６の頂部層は、ボイドが無く、しかも特徴的な下に位置する装入物の「プラグ流れ」を辿って複合部品の目に見えるＡ級表面全体を被覆するよう構成されている。かかる「細孔の無い」層では、空気を追い出すのにシート２７１の長い流れの必要性が無くなる。「プラグ流れ」は、物質が本質的に、高い剛性を保ち、かくして剪断変形が殆ど無い状態で進む「変形体」として挙動する流れ型式を説明する流動学的用語である。この種の流れは、熱可塑性樹脂の注入で見られる流れとは逆のものであり、キャビティギャップの中央の物質は、表面に沿う材料よりも速く流れる。この種の流れは、「ファウンテン（fountain）流れ」と呼ばれている。
【００６５】
第４に、本発明の結果として、空気が取り込まれていない頂部層、導電性頂部層、着色又は光安定化頂部層、導電性ＥＭＩ遮蔽頂部層及び低密度又は安価な強化用中間領域を含むその層内に１以上の特定の属性を持つことができるシートモールディング複合シート２７１が得られる。これにより、向上した表面仕上げ、軽量化及び再生利用上の解決策を提供するシートモールディング複合部品が得られる。
第５に、この新規な技術によりボイドの無い頂部層と厚形装入物の性能の組合せにより、目に見えるＡ級表面を持つ成形複合部品を形成するよう１つの頂部シートモールディング複合シート２７１で作られた装入物の使用が可能になる。形成されるべき複合部品の所望の厚さに応じて、従来型シートモールディング複合シートの１以上の装入物又は本発明の複合シート２７１の追加の装入物を複合シート２７１の頂部層の下に追加することができる。
本発明を好ましい実施形態により説明したが、当然のことながら、当業者であれば特に上記教示に照らして改造例を想到できるので、本発明はかかる実施形態には限定されないことは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一つの好ましい実施形態の表面特性が改良されたシートモールディングコンパウンドの斜視図である。
【図２】本発明の別の好ましい実施形態の表面特性が改良されたシートモールディングコンパウンドの斜視図である。
【図３】本発明の別の好ましい実施形態の表面特性が改良されたシートモールディングコンパウンドの斜視図である。
【図４】図１のシートモールディングコンパウンドを製造する略図である。
【図５】図２のシートモールディングコンパウンドを製造する略図である。
【図６】図３のシートモールディングコンパウンドを製造する略図である。
【図７】本発明のシートモールディングコンパウンドを製造する別の略図である。
【図８】本発明のシートモールディングコンパウンドを製造する別の略図である。
【図９】本発明のシートモールディングコンパウンドを製造する別の略図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態の表面特性が改良されたシートモールディングコンパウンドの斜視図である。
【図１１】本発明の好ましい一実施形態の押し固め前におけるシートモールディングコンパウンド複合シートの断面図である。
【図１２】図１１のシートモールディング複合シート及びシートモールディングコンパウンドを製造する略図である。
【図１３】図１２のシートモールディングコンパウンドの少なくとも１枚のプライを用いる導電性シートモールディングコンパウンド複合シートを製造する略図である。
【図１４】図１２のシートモールディングコンパウンドを製造する別の略図である。
【図１５】図１４の漏斗状小出し装置の拡大図である。
【図１６】図１５に示す漏斗状小出し装置の拡大部分断面図である。
【図１７】本発明の別の好ましい実施形態のシートモールディングコンパウンドを製造する別の略図である。
【図１８】本発明の別の好ましい実施形態のシートモールディングコンパウンドを製造する別の略図である。
【図１９】図１７で用いた容積測定方式ペースト押出装置のうちの１つの拡大図である。
【図２０】図１９のスリット押出ダイの側面図である。
【図２１】図１８のバルクモールディング容積測定方式押出装置の拡大図である。
【図２２】図２１のバルクモールディングスリット押出ダイの側面図である。
【図２３】図１９及び図２１の容積測定方式ペースト押出装置で用いることができ、変形可能なリップを備えたスリット押出ダイの別の好ましい実施形態を示す図である。
【図２４】図１７及び図１８で用いることができる容積測定方式ペースト押出装置の別の好ましい実施形態を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2005505439.tif 000074
【国際調査報告】
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