(57)【要約】シート物品であって、該シート物品は、基板と、基板の１つの表面のうちの少なくとも一部分上の複数のファスナと、複数のファスナを少なくとも部分的に被覆するカバーとを含み、カバーは、少なくとも部分的に、複数のファスナを保護し、複数のファスナが、他のファスナを係合すること、または押下することを防止し、必要な場合、被覆されたファスナは露出され得るか、またはカバーは除去され得る、シート物品。一実施形態において、複数のファスナは、フック、ループ、アンカ形状フック、釣り針、フォーク、ビッグヘッド、矢形状フック、グループループ、およびグループフックから成る群より選択される。
2013503010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート物品であって、
基板と、
該基板の１つの表面のうちの少なくとも一部分上の複数のファスナと、
該複数のファスナを少なくとも部分的に被覆するカバーと
を備え、
該カバーは、該複数のファスナを少なくとも部分的に保護し、該複数のファスナが、他のファスナを係合すること、または押下することを防止し、必要な場合、被覆されたファスナが露出されることが可能であるか、または該カバーが除去されることが可能である、
シート物品。
【請求項２】
前記複数のファスナは、フック、ループ、アンカ形状フック、釣り針、フォーク、ビッグヘッド、矢形状フック、グループループ、およびグループフックから成る群より選択される、請求項１に記載のシート物品。
【請求項３】
前記カバーは、
第２の基板と、
該第２の基板上の複数の直立または突出するスタッドまたは壁であって、該複数の直立または突出するスタッドまたは壁は、隣接するシートにおける複数のファスナを保護する、複数の直立または突出するスタッドと
を備えている、請求項１に記載のシート物品。
【請求項４】
前記フックまたはループ形状フックは、それが、他のシート物品の他のフックまたはループファスナと実際に係合可能であるように、あるレベルまでかたくされる、請求項２に記載のシート物品。
【請求項５】
前記シート物品を積み重ねるために、前記カバーは、設計されたシートの設計された部分（表面シートの設計部分）上のみにあり、３Ｄ複合物を形成するために、該シート物品の少なくとも３つのプライを上方に重ね、
全てのプライは、パイル上で、係合されたファスナによって締結されることがあり、マトリクス材料が、少なくとも３つのプライを結合させ、表面側は、ファスナを有することも、有しないこともあり、表面側は、前記設計された部分でカバーを有することも、有しないこともある、請求項１に記載のシート物品。
【請求項６】
シート物品は、プリプレグシートを得るために、ポリマー、樹脂、金属、セラミック、炭素、ガラスの群より選択される１つ以上のマトリクス材料で含浸され、３Ｄ複合物を得るために、少なくとも２つのプリプレグプライを上方に重ね、表面側のみは、設計された部分においてカバーを有することも、有しないこともある、請求項１に記載のシート物品。
【請求項７】
２つの物品の結合強度を増加させるために、該２つの物品を結合させる場合に、前記カバーは除去され、前記シート物品を、２つの物品の界面に挿入し、該シート物品上のファスナは、界面強度を増加させるために、２つの結合する物品の本体の中へ延在し、シート物品上のファスナは、該２つの結合する物品が、それら自体でファスナを有する場合、該２つの結合する物品のファスナと相互係止する、請求項１に記載のシート物品。
【請求項８】
前記基板は、連続的にプライされた複数の繊維シートから成り、該複数の繊維シートは、一緒に機械的に締結されている、請求項１に記載のシート物品。
【請求項９】
同じシートにおける繊維は、同じ方向または異なる方向に列設されて、多層多軸シートを形成可能である、請求項８に記載のシート物品。
【請求項１０】
前記シート物品を積み重ねるために、前記カバーは、前記設計されたシートの設計された部分（前記表面シートの設計部分）上のみにあり、３Ｄ複合物を形成するために、該シート物品の少なくとも２つのプライは上方に重ねられ、
全てのプライは、パイル上で、前記ファスナによって接続および支持されることが可能であり、マトリクス材料が、該プライおよびファスナのうちの少なくとも一部に浸潤し、該プライは、完全には接触されず、プライ間に中空空間が存在し、表面側は、ファスナを有することも、有しないこともあり、表面側は、該設計された部分においてカバーを有することも、有しないこともある、請求項１に記載のシート物品。
【請求項１１】
シート物品は、繊維シート取扱ツールのピンによって嵌入されるために、２つのシート物品間に間隙を有し、該ピンは、前記シート物品を掴持および分離可能である、請求項１に記載のシート物品。
【請求項１２】
ファスナは、所望の場所および方向で鋭角に傾斜可能である、請求項１に記載のシート物品。
【請求項１３】
基板は、開口の内壁にマトリクス材料を有し、ファスナは、開口を通って整列されることが可能である、請求項１に記載のシート物品。
【請求項１４】
シートに対してファスナカバーを使用する方法であって、
少なくとも１つのファスナを保護するために、該シート上の該少なくとも１つのファスナに被覆材料を塗布するステップと、
該少なくとも１つのファスナを露出させるために、結合プロセス中に該被覆材料を除去するステップと
を含む、方法。
【請求項１５】
前記塗布するステップは、前記少なくとも１つのファスナをコーティングするために、サイズ剤またはコーティング材料を塗布するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ファスナを有するシートを取り扱うためのツールであって、
基部と、
駆動力に連結されることが可能なコネクタと、
該基部内の筐体ユニットと、
少なくとも部分的に該筐体ユニット内に位置付けられ、該駆動力に連結された移動要素と、
該移動要素の１つの表面のうちの少なくとも一部分上の複数のファスナと
を備えている、ツール。
【請求項１７】
前記移動要素は、前記基部内の前記筐体ユニット内に完全に隠れることも、該筐体ユニットから延出することも可能である、請求項１６に記載のツール。
【請求項１８】
複数のファスナは、それらが前記移動要素上にない場合には、前記基部の１つの表面のうちの少なくとも一部分上に存在する、請求項１６に記載のツール。
【請求項１９】
切断ホイールであって、
複数のシートと、
該複数のシートのうちの少なくとも１つ上の複数のファスナと
を備え、
隣接するシート上の該複数のファスナは、相互係止され、該複数のファスナは、切断中に生成される粒子を抑制および抑止する、
切断ホイール。
【請求項２０】
タイヤまたは切断ホイールであって、
複数のシートと、
該複数のシートのうちの少なくとも１つ上の複数のファスナと
を備え、
隣接するシート上の該複数のファスナは、相互係止される、
タイヤまたは切断ホイール。
【請求項２１】
切断ホイール内の前記複数のファスナは、切断中の摩耗に対して、粒子を抑制する、請求項２０に記載のタイヤまたは切断ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料の技術分野に関し、より具体的には、複合物および界面のための３次元繊維構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維複合材料は、数十年来、広範な産業（例えば、航空宇宙、航空学、自動車、船舶、建築、スポーツ用品等）において使用されている。繊維複合材料は、一般的に、繊維製品が、フィラメント毎、プライ毎、および層毎に上方に重ねられ、次いで、プラスチック、ゴム、金属、または他の非金属材料といった材料を使用して、ともに結合させるプロセスを通じて製造される。接続界面は、２つのフィラメント／プライ／層間に存在する。繊維複合材料は、通常、接続界面またはラミネート間領域では脆弱である。例えば、プライ内の繊維の引張強度は、一般の鋼よりもずっと高い、３０００ＭＰａ（メガパスカル）よりも高い可能性があるが、繊維複合材料の界面またはラミネート間強度は、通常、アルミニウムよりもさらに低い、約１００ＭＰａである。このため、繊維複合材料の界面またはラミネート間強度は、繊維自体の引張強度のわずか約１／３０である。
【０００３】
より強力な結合材料（例えば、接着剤、プラスチック、または樹脂等）を使用することによって、繊維複合材料の界面またはラミネート間強度を増加させることは、一般的に困難かつ高価である。複合物のより低い界面またはラミネート間界面強度は、しばしば、ストレス、衝撃、または疲労といった条件下での、層間剥離および分断といった、構造的欠陥につながる。したがって、特に、耐力構造における繊維複合材料の採用は、それらが、低い界面またはラミネート間強度によって引き起こされる、面外破壊を受けやすいことにより、制限されている。これらの問題を軽減するために、３Ｄ縫合、３Ｄ製織、３Ｄ製編、または３Ｄ編組といった、トランスラミネートおよび交差界面補強の方法が、層間剥離抵抗を改善し、界面強度を強化するために使用されている。しかしながら、これらの３Ｄ補強技術は、高性能の機器を必要とし、複雑な製造プロセスを必要とするため、製造プロセスを長引かせ、製造コストを上昇させ、製造生産性を低下させる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概して、一態様において、本発明は、シート物品であって、該シート物品は、基板と、基板の１つの表面のうちの少なくとも一部分上の複数のファスナと、複数のファスナを少なくとも部分的に被覆するカバーとを含み、カバーは、複数のファスナを少なくとも部分的に保護し、複数のファスナが他のファスナを係合すること、または押下することを防止し、必要とされる場合、被覆されたファスナは露出されることが可能であり、カバーは除去されることが可能である、シート物品を提供する。
【０００５】
本発明の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を提供することができる。複数のファスナは、フック、ループ、アンカ形状フック、釣り針、フォーク、ビッグヘッド、矢形状フック、グループループ、およびグループフックから成る群より選択される。カバーは、第２の基板と、第２の基板上の複数の直立または突出するスタッドまたは壁とを含み、複数の直立または突出するスタッドまたは壁は、隣接するシート上の複数のファスナを保護する。フックループ形状フックは、それが、他のシート物品上の他のフックまたはループファスナと係合可能であるように、あるレベルまでかたくされる。シート物品を積み重ねるために、カバーは、設計されたシートの設計された部分（例えば、表面シート上の設計された部分）上のみにあり、３Ｄ複合物を形成するように、シート物品の少なくとも３つのプライは上方に重ねられ、全てのプライは、パイル上で係合されたファスナによって締結されることがあり、マトリクス材料が、少なくとも３つのプライを結合させるために使用され、表面側は、ファスナを有することも、有しないこともあり、表面側は、設計された部分でカバーを有しても、有しなくてもよい。シート物品は、プリプレグシートを得るように、ポリマー、樹脂、金属、セラミック、炭素、またはガラスの群より選択される、１つ以上のマトリクス材料で含浸され、３Ｄ複合を得るように、少なくとも２つの前記プリプレグプライを上方重ね、表面側のみは、設計された部分でカバーを有しても、有しなくてもよい。
【０００６】
本発明の実装はまた、以下の特徴のうちの１つ以上を提供することができる。２つの物品の結合強度を増加させるために、２つの物品を結合させる場合に、カバーは除去され、シート物品を２つの物品の界面領域に挿入し、シート物品上のファスナは、界面強度を増加させるように、２つの結合する物品の本体の中へ延在し、シート物品上のファスナは、それらが、それら自体でファスナを有する場合、２つの結合する物品のファスナと相互係止する。基板は、連続的にプライされる複数の繊維シートでできており、複数の繊維シートは、ともに機械的に締結される。同じシートにおける繊維は、同じ方向または異なる方向に列設させて、多層、多軸シートを形成可能である。シート物品を積み重ねるために、カバーは、設計されたシートの設計された部分（例えば、表面シート上の設計された部分）上のみにあり、３Ｄ複合物を形成するように、シート物品の少なくとも２つのプライは上方に重ねられ、全てのプライは、パイル上でファスナによって接続および支持され得、マトリクス材料は、プライおよびファスナのうちの少なくとも一部を浸潤し、プライは、完全には接触されず、プライ間に中空空間が存在し、表面側は、ファスナを有することも、有しないこともあり、表面側は、設計された部分でカバーを有しても、有しなくてもよい。シート物品は、繊維シート取扱ツールのピンを嵌入するように、２つのシート物品間に間隙を有し、ピンは、シート物品を掴持および分離することができる。ファスナは、所望の場所および方向で鋭角に傾斜することができる。基板は、開口の内壁にマトリクス材料を有し、ファスナは、開口を通って整列されることができる。
【０００７】
概して、別の態様において、本発明は、シート上のファスナカバーを使用する方法であって、少なくとも１つのファスナを保護するように、シート上の少なくとも１つのファスナに、被覆材料を塗布するステップと、少なくとも１つのファスナを露出させるように、結合プロセスの間にカバー材料を除去するステップとを含む、方法を提供する。
【０００８】
本発明の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を提供することができる。該方法は、少なくとも１つのファスナをコーティングするように、サイズ剤またはコーティング材料を塗布するステップをさらに含む。
【０００９】
概して、なお別の態様において、本発明は、ファスナを伴うシートを取り扱うためのツールであって、基部と、駆動力に連結することができるコネクタと、基部内の筐体ユニットと、少なくとも部分的に筐体ユニット内に位置付けられ、駆動力に連結される、移動要素と、移動要素の１つの表面のうちの少なくとも一部分上の複数のファスナとを含む、ツールを提供する。
【００１０】
本発明の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を提供することができる。移動要素は、基部内の筐体ユニット内に完全に隠れることができ、筐体ユニットから延出することができる。複数のファスナは、それらが移動要素上にない場合、基部の１つの表面のうちの少なくとも一部分上に存在する。
【００１１】
概して、さらに別の態様において、本発明は、切断ホイールであって、複数のシートと、複数のシートのうちの少なくとも１つ上の複数のファスナとを含み、隣接するシート上の複数のファスナは、相互係止され、複数のファスナは、切断の間に生成される粒子を抑制および抑止する、切断ホイールを提供する。
【００１２】
概して、１つ以上の態様において、本発明は、タイヤまたは切断ホイールであって、複数のシートと、複数のシートのうちの少なくとも１つ上の複数のファスナとを含み、隣接するシート上の複数のファスナは、相互係止される、タイヤまたは切断ホイールを提供する。
【００１３】
本発明の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を提供することができる。切断ホイール内の複数のファスナは、切断の間の摩耗に対して、粒子を抑制する。
【００１４】
本発明のこれらのおよび他の能力は、本発明自体とともに、以下の図面、発明を実施するための形態、および請求項の査読後、より完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、その両側にファスナを伴う、例示的な繊維のシートまたは基板を例解する。
【図２】図２は、ファスナを伴う繊維シートでできている例示的な複合物を例解する。
【図３】図３は、その両側にファスナを伴う、例示的な３Ｄプリプレグシートを例解する。
【図４】図４は、図３の３Ｄプリプレグシートの断面図を示す。
【図５】図５は、ファスナを生成する例示的な方法を例解する。
【図６Ａ】図６Ａは、別の例示的なシートの断面図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａのシートの上面図を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、追加の層として繊維マットを伴う、別の例示的なシートの断面図を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａのシートの上面図を示す。
【図８】図８は、例示的な多層多軸シートを例解する。
【図９Ａ】図９Ａは、マトリクス材料を伴う、例示的な多層多軸プリプレグシートの断面図を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの多軸プリプレグシートの上面図を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、ファスナおよびカバーを伴う、第１の物品の断面図を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、ファスナおよびカバーを伴う、第２の物品の断面図を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、カバーが除去された状態の、図１０Ａの第１の物品の断面図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、カバーが除去された状態の、図１０Ｂの第２の物品の断面図である。
【図１２】図１２は、両方の繊維シート上のファスナによってともに相互係止される、図１１Ａおよび１１Ｂの２つの繊維物品の断面図を示す。
【図１３Ａ】図１３Ａは、ファスナを伴わない、第１の物品の断面図を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、ファスナを伴わない、第２の物品の断面図を示す。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、両側にファスナを伴う、例示的な繊維シートの断面図を示す。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、図１３Ｃの繊維シートのファスナによって、ともに相互係止される、図１３Ａおよび１３Ｂの２つの物品の断面図を示す。
【図１３Ｅ】図１３Ｅは、図１３Ｃの繊維シートを使用して、ファスナがともに相互係止された状態の、２つの物品の断面図を示す。
【図１４Ａ】図１４Ａは、延長スタッドおよび窓を伴う、シートを例解する。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、ファスナを伴う２つのシート間に配置される、図１４Ａのシートの断面図を示す。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、ファスナを伴うシートのロール内に配置される、図１４Ａのシートの断面図を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、例示的な繊維シート取扱ツールを例解する。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、別の例示的な繊維シート取扱ツールを例解する。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、なお別の例示的な繊維シート取扱ツールを例解する。
【図１６Ａ】図１６Ａは、複数の繊維シートでできた、切断ホイールを例解する。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１６Ａの切断ホイールの断面図を示す。
【図１７Ａ】図１７Ａは、２つの側面に異なる長さおよび硬度のファスナを伴う、例示的なシートを例解する。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、異なる長さおよび剛性のファスナによって、ともに相互係止される、図１７Ａの２つのシートを例解する。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、図１７Ａのシートの拡大断面図を示す。
【図１８Ａ】図１８Ａは、開口を伴う例示的なシートの断面図を示す。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、停止プレートまたはフィルムと連結される、図１８Ａのシートの断面図を示す。
【図１９】図１９Ａおよび１９Ｂは、鋭角で係合および相互係止されるファスナを示す、プロトタイプの写真である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、ファスナを伴う繊維シートで少なくとも部分的に作製することができる、例示的なタイヤを例解する。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、図２０Ａのタイヤの一部分の断面図を示す。
【図２１】図２１は、例示的な複合パネルまたはブロックを例解する。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態は、複合物のラミネート間および界面強度を改善するための装置および方法を提供する。繊維シート上のファスナといった、トランスラミネートおよび交差界面補強は、トランスラミネートおよび交差界面補強を提供するように、係合および相互係止するように構成される。これらの技術は、従来のテキスタイル産業技術、非製織技術、ならびにフックおよびループ（例えば、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標））技術を利用し、従来の低コストの２Ｄ製造プロセスと適合性がある。トランスラミネートおよび交差界面補強は、衝撃および摩耗抵抗を増加させ、熱および／または電気伝導率を改善し、疲労耐久性を強化し、使用寿命を延長し、複合物の製造性を向上させ、複合物の用途を拡張するのに役立つ。
【００１７】
ここで図１を参照すると、例示的な繊維のシートまたは基板１０は、シートまたは基板の両側に、ファスナ２９を有する。ファスナは、フック１１、ループ１２、アンカ形状フック１３、釣り針１４、フォーク１７および２１、ビッグヘッド１８、矢形状フック１９、グループループ２０、またはグループフック１５および１６の形態であることができる。グループフック１５または１６は、フックストリングの鎖を形成するように、複数のフックを含むことができる。フック１１、１３、１４、１５、１６、または１９は、異なる長さの複数の糸２２を含むことができる。ファスナ２９は、パターンを形成可能である。パターンの一例は、特定の方向を有するシートまたは基板１０上の列である。ファスナ２９はまた、シートまたは基板１０上で無作為に分散または混合されることができる。シートまたは基板１０は、複数のプライ１０１および１０２を含むことができる。「プライ」および「シート」という用語は、糸、フィラメント、ストランド、ヤーン、層、または１つのプライ／シートとして形成される複数のプライを含むが、これらに限定されない、異なる物理的構造を説明するために使用することができる。
【００１８】
図２において例解されるように、いくつかのシートまたは基板１０は、複合プレフォーム３０を形成するように、層毎に一緒に重ねられる。ファスナ（例えば、フックおよびループ）は、トランス層、層間、および界面補強を提供するように、相互に係合するように構成することができる。トランス層ファスナは、複合プレフォーム３０を、３Ｄ複合物にする。好ましくは、上部シートおよび底部シートは、シートの内側（即ち、隣接するシートに対面する側）のみに、ファスナを有する。上で例解されるように、シートまたは基板１０は、複数のプライ１０１および１０２を含むことができる。
【００１９】
一実施形態において、多プライシート１０は、ポリマーマトリクス（例えば、エポキシまたは樹脂）で浸潤された、プリプレグのシートである。図３は、ポリマーマトリクス３５が、プリプレグ３３の片を形成するように、シート１０を浸潤することを例解する。図４は、ファスナ３１、３７、および３８を伴う、プリプレグ３３の断面図を示す。ファスナ３１、３７、および３８のうちの一部分は、少なくとも部分的にポリマーマトリクス３５の上にあることができ、他のファスナは、完全にポリマーマトリクス３５の表面の下にあることができる。ポリマーマトリクス３５は、ファスナのうちの少なくとも一部を被覆し、それらのファスナを保護し、それらが隣接するシート上の他のファスナを係合することを防止するのに役立つ。好ましくは、ポリマーマトリクス３５は、その周辺領域よりも低い、少なくとも１つの凹部分３６を有することができる。凹部分３６は、切断または成形といった手段によって作成することができる。凹部分３６はさらに、ファスナ３１、３７、および３８を保護し、それらが隣接するシート上の他のファスナを係合することを防止するのに役立つ。ポリマーマトリクス３５によって被覆または保護されるファスナは、ポリマーマトリクス３５が、硬化プロセスの間に液体になり、流出する場合に、露出されることができる。
【００２０】
図５は、ファスナ１１および１２を生成する一部の方法を例解する。一実施形態において、鋳型または熱鉄３９は、シートを押圧して、ある形状、角度、方向、および寸法のファスナ（例えば、フックおよびループ）１１および１２を形成するように構成される。別の実施形態において、ある化学ガスまたは蒸気は、シート表面を通って流れ、ある形状、角度、方向、および寸法のファスナ（例えば、フックおよびループ）１１および１２を形成するように構成される。代替的に、ファスナ１１および１２を、シートもしくはプライに、結合する、糊付けする、溶接する、圧着する、巻装する、取設する、配置する、植設する、または成長させることができる。加えて、ファスナは、空気または水ジェット噴射によって、シート上に配置することができる。本明細書において説明される、複数の生成方法の組み合わせもまた使用することができる。
【００２１】
繊維シートは、製織、製編、巻装、編組、縫合、ならびにフックおよびループ（Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標））技術、または非製織技術（例えば、成形、コーティング、または針貫入）といった、既存のテキスタイル産業技術によって作製することができる。Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）ループは、一般的に、製織または製編によって作製される。Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）ループは、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）フックを形成するように、所望の場所で切断される。切断は、ナイフ、ハサミ、または他の物理的、化学的、および機械的手段によって達成することができる。例えば、ループを切断して、フックを形成するために、レーザを使用することができる。
【００２２】
図６Ａは、別の例示的なシート１０の断面図を示す。シート１０は、少なくとも２つの繊維層１０１および１０２でできている。各繊維層は、任意に、トランス層ファスナ（例えば、フックおよびループ）を有することができる。少なくとも２つの層１０１および１０２は、製織、製編、および／または縫合によってともに締結されることができる。シート１０の上面図を図６Ｂに示す。
【００２３】
図７Ａは、なお別の例示的なシート１０の断面図を示す。シート１０は、少なくとも２つの繊維層１０１および１０２でできている。各繊維層は、任意に、トランス層ファスナ（例えば、フックおよびループ）を有することができる。シート１０は、任意に、追加の層として、繊維マットまたは基板１０３を有することができる。繊維マットまたは基板１０３は、２つの繊維層１０１および１０２の外側に配置することができ、代替的に、それを、２つの繊維層１０１と１０２との間に挾持されることができる。少なくとも２つの層１０１および１０２、ならびに任意の繊維マットまたは基板層１０３は、製織、製編、および／または縫合によってともに締結させることができる。シート１０の上面図を図７Ｂに示す。
【００２４】
図８は、例示的な多層多軸シート１０を例解する。シート１０は、複数の繊維層１０１Ａ、１０１Ｂ、１０２Ａ、および１０２Ｂでできている。各繊維層は、任意に、トランス層ファスナ（例えば、フックおよびループ）を有することができる。同じ層における繊維は、ほぼ同じ方向または軸に列設される。異なる層における繊維は、図８、９Ａ、および９Ｂにおいて示されるように、異なる方向または軸に列設し、多層多軸シートを形成可能である。複数の層１０１Ａ、１０１Ｂ、１０２Ａ、および１０２Ｂは、製織、製編、および／または縫合によってともに結合することができる。シート１０は、図９Ａにおいて示されるように、任意に、プリプレグを形成するように、それに流入される、マトリクス材料３５を有することができる。
【００２５】
多くの状況において、２つ以上の複合構造が、接続または結合される必要がある。接続領域のファスナは、接続強度を改善するのに役立つ。図１０Ａは、ファスナ１１および１２、ならびに第１の物品のうちの少なくとも一部分を被覆する第１のカバー１０４Ａを伴う、第１の物品１００Ａの断面図を示す。第１の物品１００Ａは、単層もしくは多層繊維シート、複合部品、または基板であることができる。図１０Ｂは、ファスナ、および第２の物品のうちの少なくとも一部分を被覆する第２のカバー１０４Ｂを伴う、第２の物品１００Ｂの断面図を示す。第２の物品１００Ｂもまた、単層もしくは多層繊維シート、複合部品、または基板であることができる。カバー１０４Ａおよび１０４Ｂは、硬化および成形といった生産プロセスの間に、被覆されたファスナ１１および１２を保護し、それらが相互に押下、係合、および相互係止することを防止するのに役立つ。
【００２６】
カバー１０４Ａおよび１０４Ｂは、紙、シリコーン、ゴム、ポリマー、金属ろう、ペースト、粉末等といった材料で作製することができる。カバーはまた、前述の材料の混合物で作製することができる。一実施形態において、ファスナを被覆するように、室温硬化プロセスに好適な低融点合金が使用される。かかる合金の一例は、約５０重量％のビスマス、約２６．７重量％の鉛、約１３．３重量％のスズ、および約１０重量％のカドミウムでできた、融点が約７０℃（１５８°Ｆ）である、共晶合金である。硬化プロセスの間、カバーを、熱によって除去することができ、次いで、被覆されたファスナを露出させることができる。別の実施形態において、ファスナを被覆するように、ろうおよびＲＴＶシリコーンが使用される。最初に、比較的平滑な表面を達成するために、ろうをサイズ剤として塗布して、ファスナをコーティングする。次いで、ＲＴＶシリコーンを使用して、ファスナを被覆する。硬化プロセスの間、ＲＴＶシリコーンカバーは、熱または化学溶液によって剥離または除去することができ、ろうコーティングは、熱によって、または化学溶液によって除去することができる。
【００２７】
２つの物品１００Ａおよび１００Ｂが接続される準備が整った場合に、カバー１０４Ａおよび１０４Ｂは、図１１Ａおよび１１Ｂにおいて示されるように、機械的、物理的、および／または化学的手段によって除去して、ファスナを露出させることができる。次いで、図１２において示されるように、物品１００Ａおよび１００Ｂ上のファスナ１１および１２をともに係合および相互係止して、第１の物品１００Ａと第２の物品１００Ｂとの間の接続／結合を形成する。接続された物品は、任意に、少なくとも１つのその後の硬化プロセスのために、接続領域で組み込まれたマトリクス材料３５を有することができる。
【００２８】
図１３Ａは、いかなるファスナも伴わない、第１の物品２００Ａの断面図を示す。第１の物品２００Ａは、単層もしくは多層繊維シート、複合部品、または基板であることができる。図１３Ｂは、いかなるファスナも伴わない、第２の物品２００Ｂの断面図を示す。第２の物品２００Ｂもまた、単層もしくは多層繊維シート、複合部品、または基板であることができる。図１３Ｃは、両側にファスナを伴う、例示的な繊維シート２００Ｃの断面図を示す。繊維シート２００Ｃは、図１３Ｄにおいて示されるように、接続領域で、２つの物品２００Ａと２００Ｂとの間に挾持されることができる。繊維シート２００Ｃ上のファスナは、物品２００Ａおよび２００Ｂ上に係止することができ、このため、物品２００Ａおよび２００Ｂの接続強度を改善するのに役立つ。代替的に、図１３Ｅにおいて示されるように、接続されるべき２つの物品３００Ａおよび３００Ｂは、接続領域で、それら自体のファスナを有することができる。繊維シート２００Ｃはさらに、接続領域で、２つの物品３００Ａと３００Ｂとの間に挾持させることができる。繊維シート２００Ｃ上のファスナは、物品３００Ａおよび３００Ｂ上のファスナと係合および相互係止することができ、このため、物品３００Ａおよび３００Ｂの接続強度を改善するのに役立つ。接続された物品は、任意に、少なくとも１つのその後の硬化プロセスのために、接続領域で組み込まれたマトリクス材料３５を有することができる。
【００２９】
ここで図１４Ａを参照すると、シート１０５は、直立または突出するスタッド１０６、窓１０７、および／または壁１０８を有することができる。シート１０５は、プレス成形、射出成形、および／または他の手段によって、紙、プラスチック、または他の材料で作製することができる。直立または突出するスタッド１０６および壁１０８は、シート１０５上に載置または溶接することができる。直立または突出するスタッド１０６、壁１０８はまた、プレス成形といった手段によって、シート１０５上に生成することができる。窓１０７は、切断または成形といった手段によって作製することができる。シート１０５は、図１４Ｂにおいて示されるように、ファスナ１０を伴う２つのシート間に配置することができる。直立または突出するスタッド１０６、壁１０８、および窓１０７は、層化およびロール化といった、生産および輸送プロセスの間、２つのシート１０間に空間を形成し、ファスナ１１および１２を保護するのに役立つ。図１４Ｃは、直立または突出するスタッド１０６、壁１０８、および窓１０７を伴う、シート１０５が、シートロール１０Ａのファスナ１１および１２を分離および保護することを例解する。
【００３０】
繊維シートの自動取扱は、これまで複合物産業において大きな課題であり、かつ依然として大きな課題である。多くの状況において、繊維シートを積み上げる作業は、依然として、ほとんどが、効果的なツールの欠如により、手動で、即ち、手で行われている。本発明は、手動、電気的、水圧、磁気、および／または機械的力によって駆動されるように構成することができる、繊維シート取扱ツールを記載する。本発明による、繊維シート取扱ツール１０８の一実施形態を、図１５Ａに示す。繊維シート取扱ツール１０８は、基部１１５と、コネクタ９９とを含む。コネクタ９９は、制御信号、ならびに／または手動、電気的、水圧、磁気、および／もしくは機械的駆動力に連結されることが可能である。ツール１０８は、筐体ユニット１１４内に位置付けられる、少なくとも１つのロッド１０９を有する。ロッド１０９は、その表面のうちの一部の部分上に、ファスナ１１および１２を有する。ロッド１０９は、手動、電気的、水圧、磁気、および／または機械的駆動力によって、回転可能である。動作中、ツール１０８は、ファスナ１１’および１２’を伴うシート１０に隣接して位置付けられる。ロッド１０９が、そのファスナ１１および１２を露出するように回転される場合に、ファスナ１１および１２は、シート１０上のファスナ１１’および１２’と係合および相互係止する。ファスナの係合および相互係止は、ツール１０８が、シート１０を掴持することを可能にする。ロッド１０９が、そのファスナ１１および１２を隠すように回転される場合に、ファスナ１１および１２は、シート１０のファスナ１１’および１２’から係脱および係止解除する。ファスナの係脱および係止解除は、ツール１０８が、シート１０を解放することを可能にする。
【００３１】
本発明による、繊維シート取扱ツール１０８’の別の実施形態を、図１５Ｂに示す。繊維シート取扱ツール１０８’は、基部１１５’と、コネクタ９９’とを含む。基部１１５’は、その底部接触表面のうちの少なくとも一部の部分上に、ファスナ１１および１２を有する。コネクタ９９’は、制御信号、ならびに／または手動、電気的、水圧、磁気、および／もしくは機械的駆動力に連結されることが可能である。基部１１５’はまた、任意に、追加の駆動力にさらに連結するように、軸１１１を有することができる。ツール１０８’は、筐体ユニット１１４’内に位置付けられる、少なくとも１つのバー１１０を有する。バー１１０は、手動、電気的、水圧、磁気、および／または機械的駆動力によって、退縮可能である。動作中、ツール１０８’は、ファスナ１１’および１２’を伴うシート１０に隣接して位置付けられる。バー１１０が、筐体ユニット１１４’内に引込むように、退縮される場合に、基部１１５’の底部接触表面のファスナ１１および１２は、シート１０上のファスナ１１’および１２’と係合および相互係止する。ファスナの係合および相互係止は、ツール１０８’が、シート１０を掴持することを可能にする。バー１１０が、筐体ユニット１１４’の外側に突出するように延伸される場合に、基部１１５’の底部接触表面のファスナ１１および１２は、シート１０のファスナ１１’および１２’から係脱および係止解除する。ファスナの係脱および係止解除は、ツール１０８’がシート１０を解放することを可能にする。この実施形態の変形において、基部１１５’は、その底部接触表面上にファスナを有しないが、バー１１０が、その底部接触表面の少なくとも一部の部分上に、ファスナを有する。動作中、ツール１０８’は、ファスナ１１’および１２’を伴うシート１０に隣接して位置付けられる。バー１１０が、そのファスナを露出させるように、筐体ユニット１１４’から延伸される場合に、バー１１０のファスナは、シート１０上のファスナ１１’および１２’と係合および相互係止する。ファスナの係合および相互係止は、ツール１０８が、シート１０を掴持することを可能にする。バー１１０が、筐体ユニット１１４’内に引込むように、退縮される場合に、バー１１０のファスナは、シート１０のファスナ１１’および１２’から係脱および係止解除する。ファスナの係脱は、ツール１０８’が、シート１０を解放することを可能にする。
【００３２】
本発明による、繊維シート取扱ツール１０８’’のなお別の実施形態を、図１５Ｃに示す。繊維シート取扱ツール１０８’’は、基部プレート１１５’’と、移動プレート１１３と、コネクタ９９’’とを含む。基部プレート１１５’’および移動プレート１１３の両方は、少なくとも１つのピン１１２を有する。コネクタ９９’’は、制御信号、ならびに／または手動、電気的、水圧、磁気、および／もしくは機械的駆動力に連結されることが可能である。ピン１１２は、２つのシート１０間の間隙に嵌入されることが可能である。移動プレート１１３は、手動、電気的、水圧、磁気、および／または機械的駆動力によって、上昇または降下することができる。動作中、ツール１０８’’は、ピン１１２が、２つのシート間の間隙に嵌入するように構成されるように、シート１０に隣接して位置付けられる。移動プレート１１３が上昇される場合に、シート間のファスナは、相互から係脱および係止解除する。係脱および係止解除は、ツール１０８’’が、シート１０を分離および掴持することを可能にする。移動プレート１１３が降下される場合に、シート間のファスナは、相互に係合および相互係止する。ファスナの係合および相互係止は、ツール１０８’’が、シート１０を解放することを可能にする。
【００３３】
複合物および界面のための３次元繊維構造には、広範な用途がある。一例として、切断ホイールは、少なくとも部分的に、３次元繊維構造で作製することができる。かかる切断ホイールの一実施形態を、図１６Ａおよび１６Ｂに示す。本実施形態において、ファスナ１１および１２を伴う、複数のシート１０は、ともに相互係止され、切断ホイールに、強化されたラミネート強度を提供する。加えて、最外シート上の露出されたファスナ１１および１２は、切断プロセスの間に生成される粒子１２０（例えば、おがくず）を抑制および抑止するのに役立つことができ、切断ホイールおよび関連機器の使用寿命を増加させる。切断ホイールは、個々の層が、ファスナを伴うシートでできていることを除き、従来のプロセスの間に製造することができる。別の例として、タイヤが、少なくとも部分的に、３次元繊維構造で作製されることができる。かかるタイヤの一実施形態を、図２０Ａおよび２０Ｂに示す。本実施形態において、ファスナ１１および１２を伴う複数のシート１０は、ともに相互係止される。少なくとも１つのシート１０上のファスナ１１および１２もまた、織物またはネットといった、タイヤの少なくとも１つの他の層１４５を、貫入、係合、および相互係止する。係合および相互係止は、タイヤにおいて強力な３Ｄ補強を形成することができ、長い使用寿命、より高い貫入抵抗、およびより強力なラミネート間強度といった、特徴を提供する。タイヤのシート１０および他の層１４５は、Ｋｅｖｌａｒ、炭素繊維、ガラス繊維、鋼線、または他の繊維材料といった、種々の材料で作製することができる。タイヤ内のシート１０は、任意に、結合のために組み込まれる／塗布される、マトリクス材料３５を有することができる。
【００３４】
複合物および界面のための３次元繊維構造はまた、内部空間を伴う構造を製造するために使用することができる。図２１は、かかる構造の一例を例解する。いくつかのシートまたは基板１０は、内側に中空空間を伴う複合パネルまたはブロック２１５を形成するように、層毎に一緒に重ねられる。ファスナ（例えば、フックおよびループ）は、層間接続および支持を提供するように、相互に係合するように構成することができる。基板１０の積重体は、完全には圧縮されず、このため、基板１０間に中空空間２１１が存在する。ファスナ１１および１２は、複合構造において、基板１０間のコネクタ／支持体として、およびスペーサとして作用することができる。複合パネルまたはブロック２１５内の中空空間は、複合パネルまたはブロック２１５のある特性（例えば、耐熱性）を改善するのに役立つ。かかるパネル複合パネルまたはブロックは、壁およびドアを作製するといった、建築産業において使用することができる。好ましくは、上部シートおよび底部シートは、シートの内側のみに、ファスナを有する。任意に、上部シートおよび底部シートは、ファスナを全く有しない。複合パネル２１５は、プリプレグシートの積重体を使用することによって、またはシート１０プレフォームの３Ｄ積重体に樹脂を浸潤させることによって、製造することができる。
【００３５】
シートの２つの側面上のファスナは、必ずしも同じ長さまたは同じ剛性ではない。図１７Ａは、片側により短く、かつより剛のファスナ１２１、および他方の側により長く、かつより軟質のファスナ１２２を伴う、例示的なシート１００を例解する。繊維ガラスおよび炭素繊維といった、繊維は、異なる曲げ弾性率を有する。より短いファスナは、一般的に、特定の圧縮負荷下での曲げおよび座屈に対して、より剛、かつより堅固である。より短く、かつより剛のファスナ１２１が、より長く、かつより軟質のファスナ１２２に対して押圧される場合に、より短く、かつより剛のファスナ１２１は、通常、図１７Ｂにおいて示されるように、より長く、かつより軟質のファスナ１２２に係合および相互係止する。シート平面１０上のより短く、かつより剛のファスナ１２１は、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）ファスナ、タオル等を作製するための製織および製編技術を最適化することによって、所望の方向に向かって傾斜する鋭角１２４を達成することができる。鋭角１２４に傾斜するファスナはまた、傾斜するファスナを鋭利にするために、ファスナ上で、所望の場所および方向に、コーティングおよびサイジング材料１２３を塗布することによって得ることができる。鋭角に傾斜するファスナは、隣接するシート上の他のファスナを係合するのに役立つ。図１９Ａおよび１９Ｂは、相互と係合および相互係止する、鋭角を伴うファスナを示す、プロトタイプの２つの写真である。
【００３６】
ここで図１８Ａおよび１８Ｂを参照すると、シート上でファスナを生成する、別の例示的なプロセスが例解される。図１８Ａは、少なくとも１つの開口３５を伴う、例示的なシート１００の断面図を示す。最初に、マトリクス材料３５が、開口３５の内壁に塗布される。次いで、電場または機械的手段のいずれかを介して、フロッキング技術を使用して、シート１００上の開口３５にファスナ１３０を通す。任意に、ファスナ１３０を、シート１００の表面上の所望の高さ／長さを達成するように、プレートまたはフィルム１３１によって整列されることができる。
【００３７】
上の発明を実施するための形態は、対応する図面と併せて、本発明を例解することを意図し、本発明が構築され、および／または利用され得る形態のみを表すことを意図しない。説明は、本発明を実践するための構造およびステップの順序をともに記載する。しかしながら、同じまたは同等の構造およびステップが、本発明の精神および範囲内に網羅されることが同様に意図される、異なる実施形態によって、達成され得るということを理解されたい。したがって、本発明は、請求項によらない限り、制限されないということが意図される。
【００３８】
１つ以上の参照文献が本明細書において組み込まれることに留意されたい。組み込まれた資料のうちのいずれかが、本開示と矛盾する範囲においては、本開示が優先されるものとする。さらに、必要な範囲において、本明細書に参照することによって組み込まれる資料は、請求項の妥当性を維持するために必要な場合、無視されるものとする。
さらに、上の説明は本発明に言及するが、該説明は、２つ以上の発明を含み得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2013503010.tif 000010
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
2013503010.tif 000013
【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
2013503010.tif 000015
【図１０Ｂ】
2013503010.tif 000016
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
2013503010.tif 000020
【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
2013503010.tif 000031
【図１６Ｂ】
2013503010.tif 000032
【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
2013503010.tif 000034
【図１７Ｃ】
2013503010.tif 000035
【図１８Ａ】
2013503010.tif 000036
【図１８Ｂ】
2013503010.tif 000037
【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
2013503010.tif 000039
【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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