(57)【要約】  本発明は、織り交ぜによって絡み合わされた一組のバンドを含む中間材料に関係し、この材料は、いわゆるボイル・バンドである、バンドの少なくとも一部、好ましくはバンドの全部がバンドの長さ方向に平行な方向に延在する一連の強化糸又は長繊維からなり、バンドの各表面上で熱可塑性繊維不織布と組み合わされた一方向シートを形成し、２枚の不織布が熱可塑性があることによりボイル・バンドの凝集性を保証するようになっていることを特徴とする。本発明は、複合部品を形成するためにそのような材料を実現する製造方法にも関係し、さらに、その結果得られる複合部品にも関係する。
2013515124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重なり合い織り交ぜられたテープの集合体からなる中間材料であって、ベール・テープと称される、前記テープの少なくとも一部、好ましくは前記テープの全部が、前記テープの長さ方向に平行な方向に延在する一連の強化糸又は長繊維からなり、前記テープの各面で、熱可塑性繊維から形成された不織布と会合されて一方向性シートを形成しており、前記２枚の不織布がそれらの熱可塑性により前記ベール・テープに凝集性を与えるようになっていることを特徴とする中間材料。
【請求項２】
それぞれのベール・テープは、その全長にわたって所定の実質的に一定の幅を有することを特徴とする請求項１に記載された中間材料。
【請求項３】
それぞれのベール・テープの前記幅は、前記テープの全長にわたって、０．２５ｍｍ未満、好ましくは０．２２ｍｍ未満、優先的には０．２０ｍｍ以下である標準偏差を有することを特徴とする請求項２に記載された中間材料。
【請求項４】
それぞれのベール・テープは、その長手方向のエッジ上に切断繊維を有しないことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項５】
それぞれのベール・テープは、長手方向のエッジのいくつかの地点のみで、又は長手方向のエッジの全長にわたって、熱可塑性により形成される２つの不織布の間の直接的連結部を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項６】
それぞれのベール・テープは、長繊維の集合体に相当する単糸から形成されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項７】
それぞれのベール・テープは、複数の糸から形成されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項８】
それぞれのベール・テープの前記不織布の重量は、それぞれのテープの総重量の３％〜１０％を占めることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項９】
それぞれのベール・テープ内の前記強化糸又は長繊維は、炭素、ガラス、アラミド、シリカ、バソールト、セラミック、及びこれらの混合物のうちから選択された材料から形成されることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項１０】
それぞれのベール・テープの前記熱可塑性繊維は、ポリアミド（ＰＡ：ＰＡ６、ＰＡ１２、ＰＡ１１、ＰＡ６，６、ＰＡ６，１０、ＰＡ６，１２、など）、コポリアミド（ＣｏＰＡ）、ポリアミド−ブロック・エーテル又はエステル（ＰＥＢＡＸ、ＰＥＢＡ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエステル（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−など）、コポリエステル（ＣｏＰＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリアセタール（ＰＯＭ、など）、ポリオレフィン（ＰＰ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥなど）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵなど）、ポリフェニレン・スルホン（ＰＰＳＵなど）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリ（フェニレン・サルファイド）（ＰＰＳ）、又はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フェノキシ、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合体（ＳＢＭ）などのブロック共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体（ＭＡＭ）、或いは前記熱可塑性プラスチック材料で構成された繊維の混合物の繊維のうちから選択されることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項１１】
それぞれのベール・テープの前記凝集性は、もっぱら前記熱可塑性不織布によってもたらされることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項１２】
それぞれのベール・テープは、テープ面のそれぞれにおいてプラスチック繊維の不織布と会合された１００ｇ／ｍ２〜２８０ｇ／ｍ２の単位面積当たり重量を有する炭素繊維の一方向性シートで構成され、前記不織布は、それぞれ０．５マイクロメートル〜５０マイクロメートルの範囲、好ましくは３マイクロメートル〜３５マイクロメートルの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項１３】
それぞれのベール・テープは、８０マイクロメートル〜３８０マイクロメートルの範囲、好ましくは９０マイクロメートル〜３２０マイクロメートルの範囲、優先的には９３マイクロメートル〜３０５マイクロメートルの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１２に記載された中間材料。
【請求項１４】
それぞれのベール・テープの厚さの変動性は小さく、特に、厚さの変動は２０μｍの標準偏差以下、好ましくは１０μｍの標準偏差以下であることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載された中間材料。
【請求項１５】
それぞれのベール・テープにおける前記一方向性シートは、もっぱら炭素繊維で構成されることを特徴とする請求項１２から請求項１４までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項１６】
それぞれのベール・テープにおける前記ベールは、０．２ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２の範囲の単位面積当たり重量を有することを特徴とする請求項１２から請求項１５までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項１７】
織物の形態をとることを特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項１８】
編組品、特に円筒を形成する編組品の形態をとることを特徴とする請求項１から請求項１７までのいずれか一項に記載された中間材料。
【請求項１９】
複合部品を生産する方法であって、
ａ）請求項１から請求項１８までのいずれか一項に記載された少なくとも１つの材料を構成する工程と、
ｂ）任意に、さまざまな請求項１から請求項１８までのいずれか一項に記載された材料を積み重ね、任意に、前記材料をプリフォームの形態の中に固定する工程と、
ｃ）注入若しくは射出により熱硬化性樹脂を加える工程と、
ｄ）プリセットされた温度及び圧力サイクルに従う重合／硬化工程を用いて前記所望の部品を圧密し、その後、冷却する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記熱硬化性樹脂は、減圧注入、特に大気圧よりも低い圧力、特に１バール未満の圧力、好ましくは０．１バール〜１バールの範囲の圧力での注入によって前記材料に加えられることを特徴とする請求項１９に記載された方法。
【請求項２１】
請求項１９又は請求項２０に記載された方法を使用して得ることができることを特徴とする複合部品。
【請求項２２】
５０％〜６３％の範囲、好ましくは５３％〜６０％の範囲の繊維混入率を有することを特徴とする請求項２１に記載された複合部品。
【請求項２３】
２００ＭＰａを超える、規格ｐｒＥＮ６０３８によって測定された、２５Ｊの衝撃エネルギーの衝撃後圧縮（ＣＡＩ）破断応力の値を有することを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載された複合部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合部品を構成するように適合された強化材の技術分野に関するものである。より正確には、本発明は、次工程での熱硬化性樹脂の射出若しくは注入によって複合部品を生産するための新規な中間材料、そのような材料から複合部品を生産する方法、及び得られた複合部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複合部品若しくは複合品、すなわち、強化材若しくは繊維シートの１つ又は複数の断片と、もっぱら熱硬化性（樹脂）タイプのものから作られ熱可塑性プラスチックを含みうるマトリックスとの両方を含む複合部品若しくは複合品は、例えば、「直接的な」方法又は「ＬＣＭ」（液体複合材成形）法を使用することによって生産できる。直接的な方法は、繊維強化材の１つ又は複数の断片が「乾燥」状態で（すなわち、最終的なマトリックスなしで）使用され、樹脂又はマトリックスが別々に使用されるという事実によって規定される。例えば、繊維強化材を含む金型内への射出（「ＲＴＭ」法、樹脂トランスファー成形）によって、繊維強化材の厚さを通る注入（「ＬＲＩ」すなわち液体樹脂注入法、若しくは「ＲＦＩ」すなわち樹脂フィルム注入法）によって、又はローラー若しくは刷毛を使用して繊維強化材の個別の層のそれぞれに手作業で塗装／含浸し、連続してフォームに塗布する。
【０００３】
ＲＴＭ、ＬＲＩ、又はＲＦＩ法については、一般に、繊維プリフォームを所望の完成品の形状で生産する必要があり、次いで、そのプリフォームに樹脂を含浸する。圧力差又は温度差による樹脂の射出若しくは注入を行い、次いで、必要な量の樹脂すべてをプリフォーム内に封じ込めた後、含浸プリフォームをより高い温度に加熱して、重合／硬化のサイクルに通し、それにより固くする。
【０００４】
自動車産業、航空機産業、又は造船業で使用される複合部品はとりわけ、非常に厳格な規制を、特に機械的性質に関して適用される。さらに、部品の機械的性質は、特に１つのパラメータ、すなわち、繊維混入率（fiber volume fraction）（ＦＶＦ）に関連している。さらに、これらの産業部門では、極めて均一であるとともに、取り扱い及び使用も容易である材料を入手できることが特に重要である。
【０００５】
これらの産業部門では、多数のプリフォームが織物（特に、国際公開第９４／１２７０８号）又は編組品、特に円筒形状（例えば、欧州特許第１７９８４２８号及び米国特許出願公開第２００７／０１９３４３９号）のものから製造される。そのようなプリフォームから製造される部品の衝撃強さを改善するために、発明者らは、化学的結合剤をその編組品又は織物に塗布して、得られる部品の機械的性能、特にその衝撃強さを改善することを企図した。
【０００６】
しかし、衝撃強さを改善するためのそのような化学的結合剤を編組マンドレルのような形態に塗布することは容易ではない。結合剤の継続性と自動化の問題とに関して疑問が生じる。それに加えて、化学的結合剤を織物又は編組品に塗布すると、得られた材料の変形性が制限を受け、したがって、複雑な形状での使用が制限を受けるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第９４／１２７０８号
【特許文献２】欧州特許第１７９８４２８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／０１９３４３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この文脈において、本発明の材料は、優れた機械的性質を有する一次又は二次構造の複合部品だけでなく高繊維混入率の部品についても設計の可能性をもたらすものでなければならない。
【０００９】
その中間材料も、競争価格で、しかも比較的容易に生産できなければならない。本発明の目的の１つは、容易に自動化できる方法で生産することが可能な材料を実現することでもある。
【００１０】
本発明の材料は、操作しやすく、且つ使用しやすいものでなければならない。特に、本発明では、円筒形又は複雑な形状を有する編組タイプの複雑な形状で生産できる新規な中間材料を提案する。また、本発明の材料は、満足のゆく変形性を有する織物又は編組品の形態で生産できなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのため、本発明では、重なり合い、織り交ぜられたテープの集合体からなる中間材料を実現する。これは、ベール・テープ（veiled tapes）と称される、テープの少なくとも一部、好ましくはテープ全体が、テープの長さ方向に平行な方向に延在する一連の強化糸又は長繊維（filament）からなり、各テープ面において熱可塑性繊維から形成された不織布と会合された一方向性シートを形成し、前記２枚の不織布がそれらの熱可塑性によりベール・テープに凝集性を与えるようになっていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の材料の他の特徴は、請求項に詳しく記載される。
【００１３】
本発明の材料は、直接的な方法を使用して複合部品を生産することを目的とするものである。それに加えて、それぞれのベール・テープ内の不織布の重量は、それぞれのテープの総重量の３％〜１０％を占める。
【００１４】
本発明は、複合部品を生産する方法を提供し、この方法は、
ａ）本発明の少なくとも１つの材料を構成する工程と、
ｂ）任意で、本発明のさまざまな材料を積み重ね、任意で、それらをプリフォームの形態の中に固定する工程と、
ｃ）注入若しくは射出により熱硬化性樹脂を加える工程と、
ｄ）プリセットされた温度及び圧力サイクルに従う重合／硬化工程を用いて所望の部品を圧密し、その後、冷却する工程と
を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の方法の特定の具体例によれば、熱硬化性樹脂は、大気圧よりも低い圧力、特に１バール未満の圧力、例えば、０．１バール〜１バールの範囲の圧力での注入により加えられる。
【００１６】
別の態様によれば、本発明では、特に、繊維混入率（ＦＶＦ）が５０％〜６３％の範囲、好ましくは５３％〜６０％の範囲である、上記方法を使用して得ることができる複合部品を実現する。
【００１７】
他のさまざまな特性は、添付図面を参照しつつなされた以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一方向性シートが２枚の不織布に会合されている、本発明の文脈において使用されるテープの部分切取斜視図。
【図２】一方向性シートが２枚の不織布に会合されている、本発明の文脈において使用されるテープの断面斜視図。
【図３】本発明の中間材料が有しうる異なる織り構造を示す図。
【図４】円筒形編組形状を持つ本発明の材料を表す図。
【図５Ａ】真空下でテープによって形成されるプリフォームの厚さを測定するための装置を表す図。
【図５Ｂ】真空下でテープによって形成されるプリフォームの厚さを測定するための装置を表す図。
【図６】本発明の文脈において使用されうる、非常にきれいなエッジを示すテープの一実例の写真。
【図７】円筒形編組品の形態の本発明の中間材料から開始した得られる部品のさまざまな形状を示す図。
【図８】主要な面のそれぞれにおいて不織布と会合されているテープを製造するための装置の全体を表す図。
【図９】この実例において使用されている、２／２綾織りと称される織り構造を例示する図。
【図１０】本発明の中間材料に対する繊維混入率の関数として浸透性を示す図。
【図１１】本発明の中間材料で得られる複合部品の機械的性能を示す図。
【図１２】本発明の中間材料で得られる複合部品の機械的性能を示す図。
【図１３】本発明の中間材料で得られる複合部品の機械的性能を示す図。
【図１４】本発明の中間材料で得られる複合部品の機械的性能を示す図。
【図１５】本発明の中間材料で得られる複合部品の機械的性能を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明では、重なり合う、織り交ぜられたテープによって生産され、少なくとも一部がベール・テープである材料を提案する。本発明の文脈において、テープを構成する一方向性の糸又は長繊維は、これらが重ね合わされ、織り交ぜられる前に不織布と会合される。それに加えて、本発明の材料では、それぞれのベール・テープは、交差点及び／又は織り交ぜ点を含む、全長にわたって２枚の不織布と会合される。例えばベールの形態の製織の後に化学的結合剤と会合される織物と比較して、重なり合いと織り交ぜは、例えば、製織又は編組によって行われ、各面において熱可塑性繊維から形成される不織布と会合される一方向性繊維の細長い布切れから生産される発明材料の利点は、主に、変形性に関する利点である。この利点は、これらの布切れが相互に移動でき、その一方で、糸は製織の後に処理された織物又は編組の後に処理された編組品用の化学的結合剤によって係止されるので、本発明の文脈ではかなりよいものと言える。本発明の材料では、テープは、重ね合わせ／織り交ぜによって得られる機械的連結のほかには他の連結、特に、接着若しくは他の手段によるテープ間の化学的結合剤を使って得られる連結はないため、相互に移動することができる。
【００２０】
さらに、不織布を載せたテープが直接的に使用され、所望の機械的性質を持つ最終部品を構成するので、多くの設計の可能性を広げる。例えば、本発明の材料をマンドレル上に直接的に編み組んで円筒形の編組品を形成し、次いで、例えば、縫い合わせ若しくは予備成形により整形して特に図７に示されているようなより複雑なプリフォームを製造することができる。本発明の材料は、複雑な形状を持つマンドレル上に直接的に、場合によっては複数の連続する層となるように、編み組むこともできる。
【００２１】
それに加えて、別の種類の、熱可塑性プラスチック粉末などの化学的結合剤又はＯｘｅｏｎ社が提供するものなどの熱溶解粉末結合剤と会合されている他のテープに勝るベール・テープの特定の選択は、衝撃強さのより良好な特性を有する複合部品が得られることを意味する。
【００２２】
本発明の文脈では、「テープ」又は「布切れ」という用語は、幅に比べて相当長い長さを有するシート材料を意味する。このようなテープは、特に、３ｍ〜２５ｍｍの範囲の幅を有することができる。ベール・テープは、一連の長繊維から構成される１本又は複数本の糸から生産されうる。非常に細い１Ｋ又は３Ｋの糸が使用される場合には、幅の狭いベール・テープであっても得ることができる。本文の残り部分において、平行な糸又は長繊維の布切れも、平行繊維の布切れと称することができる。図１からわかるように、本発明の文脈において生産されるベール・テープＩは、長さ「ｌ」及び幅「Ｌ」を有する。これらのベール・テープは、テープの幅方向に平行に延在する長繊維「ｆ」の集合体（単糸１に対する）又は糸１の集合体（それぞれ長繊維の集合体から構成される）から構成される。ベール・テープは、図２を見るとわかるように、一般的に矩形の形状をしており、主要な面１ａ及び１ｂのそれぞれにおいて不織布と会合されている（それぞれ２ａ及び２ｂ）。
【００２３】
「不織布」という用語は、「ベール」とも称され、慣習的に、無作為に配設された連続繊維又は短繊維の集合体を意味する。このような不織布又はベールは、例えば、当業者には周知の「メルトブロー」法、「スパンレイド」法、又は「エレクトロスピニング」法を使用して生産されうる。特に、不織布の構成繊維は、０．５μｍ〜７０μｍの範囲の平均直径を有するものとしてよい。短繊維の不織布では、繊維は、例えば、１ｍｍ〜１００ｍｍの長さを有することができる。ランダムな等方的な不織布を使用すると、それぞれのベール・テープは、例えば相隔てて並ぶ糸を使用する場合とは対照的に、すべての方向に均一な凝集性を有する。それぞれのベール・テープに対して、熱可塑性不織布の熱間粘着性を利用するために加熱し、続いて冷却することを予め行うことによって不織布と一方向性シートとの間に接着状態が形成される。例えば、不織布の構成繊維は、有利には、熱可塑性プラスチック材料から構成され、特に、ポリアミド（ＰＡ：ＰＡ６、ＰＡ１２、ＰＡ１１、ＰＡ６，６、ＰＡ６，１０、ＰＡ６，１２、など）、コポリアミド（ＣｏＰＡ）、ポリアミド−ブロック・エーテル又はエステル（ＰＥＢＡＸ、ＰＥＢＡ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエステル（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−など）、コポリエステル（ＣｏＰＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリアセタール（ＰＯＭ、など）、ポリオレフィン（ＰＰ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥなど）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵなど）、ポリフェニレン・スルホン（ＰＰＳＵなど）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリ（フェニレン・サルファイド）（ＰＰＳ）、又はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フェノキシ、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合体（ＳＢＭ）などのブロック共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体（ＭＡＭ）、及びこれらの混合物のうちから選択される。不織布は、同じ性質の繊維から、またこれらの熱可塑性プラスチック材料で形成される繊維の混合物から構成されうる。材料は、複合部品のその後の生産時にマトリックスを構成するために使用されるさまざまな種類の熱硬化系に適合されることは明らかである。
【００２４】
本発明の中間材料を構成するために使用されるそれぞれのベール・テープでは、凝集性を付与するその広い面のそれぞれの上に熱可塑性繊維の不織布が載る。使用されうる熱可塑性繊維不織布の特定の実例は、例えば、Ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃ社（６６，ｒｕｅ  ｄｅｓ  Ｆａｂｒｉｑｕｅｓ，６８７０２  −  ＣＥＲＮＡＹ  Ｃｅｄｅｘ  −  Ｆｒａｎｃｅ所在）又はＳｐｕｎｆａｂ  Ｌｔｄ．／Ｋｅｕｃｈｅｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．社（１７５  Ｍｕｆｆｉｎ  Ｌａｎｅ  Ｃｕｙａｈｏｇａ  Ｆａｌｌｓ，ＯＨ  ４４２２３，ＵＳＡ所在）が供給する不織布である。
【００２５】
本発明の文脈において、１つ又は複数の強化糸から構成された一方向性シートを、炭素、ガラス、アラミド、シリカ、バソールト、セラミック、及びこれらの混合物、又は複合材料の分野において使用される他の材料のうちから選択された材料から形成することができ、これらの繊維は天然繊維又は合成繊維とすることができる。ただし、炭素繊維が好ましい。
【００２６】
それぞれのテープ内において、長繊維又は強化用繊維は、テープの表面全体を準完全に覆うように配設される。特に、ベール・テープが複数の糸からなる一方向性シートで構成される場合、これらは、間隙若しくは重なりを最小限度に抑えて、又は実際になくして、エッジ間に配設される。
【００２７】
糸は、一般的に、長繊維の集合体で構成され、一般的に、カーボン糸の場合に、１０００〜８００００本の長繊維、有利には１２０００〜２４０００本の長繊維を含む。本発明の文脈において特に好ましいのは、１Ｋ［カウント］〜２４Ｋのカーボン糸、例えば、３Ｋ、６Ｋ、１２Ｋ、又は２４Ｋ、好ましくは１２Ｋ及び２４Ｋのカーボン糸を使用することである。構成繊維は、好ましくは連続繊維である。ベール・テープ内に存在する糸は、実質的に矩形の、又は楕円形の断面を有し、平糸と称される。このような糸は、ある幅および厚さを有している。例えば、重量が２００テックスである３Ｋの平カーボン糸は、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲の幅を有し、重量が４４６テックスである１２Ｋの平カーボン糸は、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲の幅を有し、重量が８００テックスである１２Ｋの平糸は、３ｍｍ〜７ｍｍの範囲の幅を有し、重量が１６００テックスである２４Ｋの平カーボン糸は、５ｍｍ〜１２ｍｍの範囲の幅を有し、重量が１０４０テックスである２４Ｋの平カーボン糸は、５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の幅を有する。したがって、３０００〜２４０００本の長繊維からなる平カーボン糸は、通常、１ｍｍ〜１２ｍｍの範囲の幅を有する。いくつかの実施例について、ベール・テープ内に存在するカーボン糸は、６０テックス〜３８００テックスの範囲の重量を有し、好ましくは４００テックス〜９００テックスの範囲の重量を有する。その１つ若しくは複数の糸をテープを生産するために不織布と会合させる前に、この技術分野において日常的に使用されている糸を適宜広げることができる。例えば、テープ内の一方向性カーボン・シートの厚さは、約９０μｍ〜２７０μｍの範囲とすることができる。カーボン糸は、引張弾性率が２２０ＧＰａ［ギガパスカル］〜２４１ＧＰａの範囲であり、引張破壊応力が３４５０ＭＰａ［メガパスカル］〜４８３０ＭＰａの範囲である高強度（ＨＳ）糸、引張弾性率が２９０ＧＰａ〜２９７ＧＰａまでの範囲であり、引張破壊応力が３４５０ＭＰａ〜６２００ＭＰａの範囲である中弾性（ＩＭ）糸、及び引張弾性率が３４５ＧＰａ〜４４８ＧＰａの範囲であり、引張破壊応力が３４５０ＭＰａ〜５５２０ＭＰａの範囲である高弾性（ＨＭ）糸のいずれかに分類することができる（「ＡＳＭ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ」、ＩＳＢＮ  ０−８７１７０−７０３−９、ＡＳＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ２００１を参照）。
【００２８】
上記で説明したようなベール・テープは、そのより正確な実例の説明と実例の残り部分において取りあげられる。特に航空機産業における、複合部品のその後の生産のために熱硬化性樹脂のマトリックスと会合させることが意図されている中間材料を生産することを目的として本発明の文脈において使用される。本発明の中間材料では、これらのベール・テープは、多層に重ねられ、重ね合わされ、織り交ぜられる。本発明の中間材料は、好ましくは、もっぱら、テープの長さ方向に平行な方向に延在してテープ面のそれぞれにおいて熱可塑性繊維から形成された不織布と会合され、これら２枚の不織布が熱可塑性があることにより凝集性を有するベール・テープを構成する一方向性シートを形成する一連の強化糸又は長繊維からなるベール・テープだけで構成される。特に、本発明の中間材料は、もっぱら、本特許出願においてさらに詳しく説明されているようなベール・テープの編んだもの又は織ったものだけで構成される。しかし、本発明の中間材料におけるベール・テープを単糸又は他のものなどの他のテープと組み合わせることは除外されない。このベール・テープは、例えば、織物の縦糸が従来通りであってベールされていない織物の横糸において使用されるか、又は編組品内で１本の糸を２つにして使用されるのみであり、布地構造物の表面全体が少なくとも１つのベール・テープで覆われるものとしてよい。
【００２９】
重ね合わせ及び織り交ぜの技術はどのような種類のものでも使用できる。重ね合わせによって得られる領域が最大であることが好ましい。本発明の材料が０．５％以下の開口率を有することが有利である。この開口率は、特に、実例で説明されている方法を使用して決定されうる。このような開口率は、使用されるベール・テープを較正するときに、及び／又は本発明の材料がもっぱらベール・テープだけで構成されるときにより容易に得られる。
【００３０】
一実例として、任意の製織技術、特に、国際公開第２００６／０７５９９６１号及び国際公開第９８／４６８１７号において説明されている技術を使用することが可能であるものとしてよい。本発明の材料では、テープは、さまざまな構造物、特にタフタ織（平織とも称する）、綾織、又は繻子織タイプの構造物を使用して織ることができるが、これは図３（左側部分がタフタ織、右側部分が繻子織）又は図９に例示されている。符号１０及び１１は、それぞれ、横糸のテープおよび縦糸のテープを示している。欧州特許出願第０６７０９２１号において説明されている技術を使用することも可能であり、これは、横糸を捻りなしで巻きを解き、開口率を小さくすることによって繊維混入率を改善するために得られた織物に振動拡散システムを適用することもできる改善された製織方法を説明している。本発明の文脈において、本発明の材料は、これらの改善の一方又は他方又はその両方を組み合わせて使用することができる製織方法で得られる。その文献において説明されているように配備した後横糸の捻りを解くことにはテープに捻りを加えないという利点があり、テープは、得られる織られた中間材料内に平たいままとなりうる。
【００３１】
本発明の材料は、編組品の形態をとることもでき、特に図４を見るとわかるように円筒を形成する編組品の形態をとりうる。このような編組品は、上記で説明されているようにテープを編み組むことによって形成される。特に、欧州特許第１７９８４２８号又は米国特許出願公開第２００７／０１９３４３９号において説明されているような編み組み技術を使用することができる。これらの技術では、ロボット手段はマンドレルを編組装置の中心に配置し、編組品がマンドレルを覆うように編み組み時にマンドレルの長さにそって一掃きする。これを数回行った後、マンドレルは編組テープのさまざまな層で覆われる。特に平糸を編み組むように最適化されている場合に、本発明の文脈において編組装置上で使用されるテープを採用することは容易である。国際公開第９２／１５７４０号において説明されているような２種類のテープを使用する非対称編組システムも使用することができる。また、円筒形状若しくは他の望ましい複雑な形状を与えるように開いた編組品を縫うことも可能である。
【００３２】
そこで、次に、良好な機械的性質と高い繊維混入率を併せ持つ複合部品のその後の生産に特に使用できる本発明の中間材料を得るために使用されうる炭素繊維の特定の種類のベール・テープの説明を行うが、これらは特に航空機分野において望ましい特性である。好ましい一実施例によれば、本発明の中間材料を構成するそれぞれのベール・テープは、テープ面のそれぞれにおいて、熱可塑性繊維から形成された不織布と会合された１００ｇ／ｍ２［グラム／平方メートル］〜２８０ｇ／ｍ２の単位面積当たりの重量を有する炭素繊維の一方向性シートで構成され、この不織布は、それぞれ０．５マイクロメートル〜５０マイクロメートル、好ましくは３マイクロメートル〜３５マイクロメートルの厚さを有する。特定の一実施例において、それぞれのベール・テープは、８０マイクロメートル〜３８０マイクロメートル、好ましくは９０マイクロメートル〜３２０マイクロメートル、優先的には９３マイクロメートル〜３０５マイクロメートルの厚さを有する。
【００３３】
複数の要素と組み合わせた材料の構成要素のうちの１つを測定するためにフランス規格ＮＦ  ＥＮ  ＩＳＯ  ９０７３−２を使用することはできない。一方でテープ内の不織布の厚さを測定し、他方でテープの全厚を測定するという方法を使用することができる。
【００３４】
そこで、テープ内で、強化糸又は長繊維の一方向性シートに付着させた不織布又はベールの厚さを、±１μｍの精度を許容する顕微鏡用切片から決定できる。この方法は、強化糸又は長繊維で構成された一方向性シートとこのシートのそれぞれの側に接着した２つのベールとを組み合わせたベール・テープに、刷毛を使って、周囲温度で重合する樹脂を含浸させる（Ｈｕｎｔｓｍａｎ社のＡｒａｌｄｉｔｅ及びＡｒａｌｄｕｒ  ５０５２）。重合時に２〜５ｋＰａ程度の圧力を加えるために、２つの板の間に集合体を固定する。ベール・テープ内に存在するベールの厚さの測定は、この工程でかける圧力に無関係である。Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＣｏｌｏｒＶｉｅｗ  ＩＩＩｕカメラに結合されたＯｌｙｍｐｕｓ  ＢＸ  ６０光学顕微鏡を使用して観察できるように、この集合体の切片を低温硬化性樹脂、Ｓｔｒｕｅｒｓ社のＥｐｏｆｉｘ  Ｋｉｔでコーティングし、次いで（３２０μｍの粒径のシリコン・カーバイド系の研磨紙及び最大０．３μｍまでの粒径のさまざまなパッドを使用して）研磨する。この樹脂は、周囲温度で重合し、ベールの厚さに影響を及ぼさないが、測定を行えるようにするだけのために使用される。Ｏｌｙｍｐｕｓ  Ｓｏｆｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＧｍｂＨ社のＡｎａｌｙＳＩＳ  ａｕｔｏ  ５．０ソフトウェアを使用して写真を撮り、厚さの測定を実行することができる。それぞれのベール・テープ（一方向性シートをそれぞれの側のベールと組み合わせる）について、倍率２０で５回撮像する。それぞれの画像において、ベールの厚さを１５回測定し、これらの測定結果の平均と標準偏差を求める。
【００３５】
ベール・テープの全厚は、以下の方法を使用することによって決定でき、そのための装置が図５Ａ及び５Ｂに図式的に示されており、ベール・テープのスタック（積層体）からなるプリフォームの平均を決定する。これらの図において、Ａはプリフォームを示し、Ｂは支持板を示し、Ｃはシリコーン紙を示し、Ｄは真空フィルムを示し、Ｅは真空シールを示し、Ｆはブリーザーファブリックを示し、Ｇは真空プラグを示す。この方法は、当業者により日常的に使用され、また全体的な測定を行うために使用され、単一のテープ内に局所的に存在しうる変動性を最小にすることができる。ベール・テープの異なる向きを付けられた層のスタックからなるプリフォームは、Ａｅｒｏｖａｃ社（Ａｅｒｏｖａｃ  Ｓｙｓｔｅｍｅｓ，Ｆｒａｎｃｅ，Ｕｍｅｃｏ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ、１  ｒｕｅ  ｄｅ  ｌａ  Ｓａｕｓｓｅ，３１２４０  Ｓａｉｎｔ−Ｊｅａｎ，Ｆｒａｎｃｅ所在）のＣＡＰＲＡＮ  ５１８真空フィルム内のＳＯＰＡＬによって供給される厚さ０．１５ｍｍの１３０ｇ／ｍ２のシリコーン紙の２つの層の間に配置され、Ａｅｒｏｖａｃ社によって供給されるＡｉｒｂｌｅｅｄ  １０ＨＡと接触する。集合体は、Ａｅｒｏｖａｃ社によって供給されるＳＭ５１３０真空シールによって封止される。Ｌｅｙｂｏｌｄ  ＳＶ４０  Ｂ真空ポンプ（Ｌｅｙｂｏｌｄ  Ｖａｃｕｕｍ社、Ｂｏｕｒｇ  ｌｅｓ  Ｖａｌｅｎｃｅ，Ｆｒａｎｃｅ所在）を使用して、０．１ｋＰａ〜０．２ｋＰａの真空に引く。次に、真空バッグとシリコーン紙の厚さを差し引いた後、２つのＴＥＳＡ  Ｄｉｇｉｃｏ  １０デジタル・インジケータの間でプリフォームの厚さを測定する。プリフォーム毎に２５回測定を行い、これらの測定結果の平均及び標準偏差を求める。次いで、ベール・テープについて得られた厚さを、プリフォームの全厚を多層に重ねられたベール・テープの層の数で割って求める。
【００３６】
本発明の中間産物中に存在するそれぞれのベール・テープの厚さは低い変動性を有し、特に、厚さの変動は２０μｍの標準偏差以下、好ましくは１０μｍの標準偏差以下であることが有利である。この特性を利用して、形成することのできる複合部品の均一さを改善することができる。
【００３７】
炭素繊維シートの単位面積当たりの重量は、それぞれのベール・テープの単位面積当たりの重量から求めることができる（一方向性シート＋２つのベール）。ベールの単位面積当たりの重量が知られている場合、一方向性シートの単位面積当たりの重量を推定することが可能である。有利には、単位面積当たりの重量は、ベールの化学的付着（場合によっては熱分解によっても可能）による中間産物から決定される。この種類の方法は、織物又は複合構造の炭素繊維含有量を決定するために当業者によって慣例的に使用されている。
【００３８】
そこで、次に、テープの単位面積当たりの重量を測定する方法を説明する。テープの単位面積当たりの重量は、１００ｃｍ２のカット・サンプル（すなわち、直径１１３ｍｍ）を秤量することによって測定される。軟らかいテープからサンプルを切り取りやすくするために、テープをＣａｒｔｏｎｎａｇｅ  Ｒｏｓｅｔ社（Ｓａｉｎｔ  Ｊｕｌｉｅｎ  ｅｎ  Ｇｅｎｅｖｏｉｓ，Ｆｒａｎｃｅ所在）の４４７ｇ／ｍ２、厚さ０．４５０ｍｍの光沢のあるカードの間に入れて、集合体にある程度の剛性を持たせる。Ｎｏｖｉ  Ｐｒｏｆｉｂｅｒ社（Ｅｙｂｅｎｓ，Ｆｒａｎｃｅ所在）の空気式円形パンチを使用して集合体を切断し、テープの種類毎に１０個のサンプルを採る。
【００３９】
さらに、有利には、それぞれのベール・テーブルに存在するベールの単位面積当たりの重量は、０．２ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２である。
【００４０】
それぞれのテープにおいて、一方向性シートとベールとの間の会合は、例えば特定のいくつかの地点又はゾーンにおいてのみ、不連続に行ってもよいが、好ましくは、連続的であるとされる、シートの表面全体に広がる連結部を使って実行される。一方向性シートと２つのベールとの会合は、例えば、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、熱硬化性接着剤、重合可能モノマーに基づく接着剤、構造用アクリル接着剤、又は変性アクリル接着剤、及びホットメルト接着剤のうちから選択された接着剤層を使用して実行されうる。しかし、この会合は、通常、高温時に、例えば、一方向性シートとベールとを連結するために使用されうる形成時の熱圧着工程において、ベールが粘着性を有することにより行なわれる。好ましくは、それぞれのベール・テープの凝集性は、もっぱら熱可塑性不織布によってもたらされる。
【００４１】
特定の一実施例において、それぞれのベール・テープは、その全長にわたって実質的に一定の所定の幅を有する。すなわち、ベール・テープは、その全長にわたって幅に関する変動性が非常に小さいということである。このような状況の下で、使用されるベール・テープの幅は、実質的に一定であるため、本発明のベール・テープも、単位面積当たりの重量に関して変動性が非常に小さくなる。特に、それぞれのベール・テープの幅は、テープの全長にわたって０．２５ｍｍ未満、好ましくは０．２２ｍｍ未満、優先的には０．２０ｍｍ以下である標準偏差を有する。幅の変動性が小さいということは、機械的性質を制御しつつ、その後、高度に均一な部品を生産できることも意味する。ベール・テープの幅、及び標準偏差は、表３の結果について実例で説明されている方法を使用して決定されうる。標準偏差は、平均値からの偏差の二乗平均平方根として、すなわち、
【数１】
2013515124.tif 000003
として定義することができる。
ここで、
ｎ＝値の数、
ｘｉ＝値
【数２】
2013515124.tif 000004
＝算術平均
である。
【００４２】
実質的に一定の幅を有するこのようなベール・テープは、
Ａ１）較正手段を使用してテープの幅を所望の幅に合わせて調整する工程と、
Ａ２）テープの面のそれぞれを熱可塑性繊維の不織布と会合させて、テープの均質な凝集性を確実にし、不織布の総重量が得られるテープの総重量の２５％を超えないようにする工程と
を含む方法を使用して形成することができる。
【００４３】
ベール・テープは、１つ又は複数の糸で構成されうる。テープが複数の糸で構成される場合、所定の幅のシートを生産するために較正されるのは糸の全体（個別に取ったそれぞれの糸ではなく）である。
【００４４】
今のところ市販されていない、ベール・テープを構成する方法を以下で詳しく説明する。較正工程の前に、１つ又は複数の糸をスプールから繰り出して、広げることができる。この目的のために、その１つ又は複数の糸を、例えば、１つ又は複数のスプレッダー・ロッドで構成された、スプレッダー装置に通すことができる。この広げる工程は、所望の単位面積当たりの重量によって、また、較正前に、較正後に望ましい幅よりも大きいシート又は糸に対する幅を得るためにも、必要になることがある。較正システムは、較正手段のちょうど上流にあるスプレッダー・ロッドからの出口のところに配置された、その長さ方向に振動するロッドによって完結させることが可能である。同様に、そのような装置は、重量の大きな糸の会合が単位面積当たりの重量が非常に小さい場合に使用されるときに複数の振動するロッドによって完結させることが可能である。
【００４５】
この較正工程は、シート又は糸を較正手段に通すことによって実行される。これは、１つ又は複数の糸に基づく単一のテープを生産するときに、ローラー上に備えられた特に平たい底を持つ溝の形態の所定の幅の通路又は２つの歯の間に設けられた通路、或いは複数のベール・テープを同時に生産するときに、複数の糸の較正済み通路を画定する較正コーム（梳き）であってよい。複数の糸で構成されたシートが生産される場合、シートの幅に適切な較正のみが２つの一番外側の糸で実行され、他方の糸は広げる要素の上流に配置されているコームによって誘導されるので、シートの内側の糸の間に空き領域はない。
【００４６】
構成手段からの出口のところで、較正された一方向性シートは、最終的なベール・テープが得られるまで保持する準一定の幅を全長にわたって有する。好ましくは、較正手段からの出口のところで、較正された一方向性シートの幅は、一方向性シートの全長にわたって実質的に０．２５ｍｍ未満、好ましくは０．２４ｍｍ未満、好ましくは０．２０ｍｍ以下の標準偏差を有する。
【００４７】
このような方法では、不織布は、有利には、調整後に幅を維持するためにテープの幅を調整した後にテープと会合される。そのため、その全長にわたって実質的に一定である所望の幅に合わせてテープを較正し、そして繊維テープを接着によって不織布と係合させることで得られた較正結果を修正し、それにより幅の変動を最小限に抑えることが可能である。次いで、得られた較正された一方向性シートのそれぞれの面が、例えば、ローラーによって駆動されたコンベヤー・ベルト上で、熱可塑性不織布と会合される。較正手段からの出口とシートを不織布と会合させるための手段との間の距離は、好ましくは非常に短く、好ましくは数ミリメートル程度であり、これにより得られた較正を保持する。糸又は長繊維と接着することができるようにするために、冷却した後、それらがテープと会合されている上流で、不織布はポリマーを軟らかくするか、又は溶解すらする加熱工程に通される。加熱及び圧力条件は、不織布の構成材料に、その厚さに合わせて適合される。通常、熱圧着工程は、ＴＭＰｔ  ｎｏｎｗｏｖｅｎ−１５℃からＴＭＰｔ  ｎｏｎｗｏｖｅｎ＋６０℃（ただしＴＭＰｔ  ｎｏｎｗｏｖｅｎは不織布の融点を表す）までの範囲の温度、及び０．１ＭＰａ〜０．６ＭＰａの範囲の圧力で実行される。そのため、１から１０までの会合の前後の不織布の圧縮の程度に到達することが可能である。一方向性強化繊維に不織布をラミネート加工する工程は、テープの最終的な厚さを適切に制御する決定工程でもある。実際、温度及び圧力の条件、特にラミネート加工を行っているときの温度及び圧力の条件は、テープのそれぞれの面上に存在する不織布の厚さを修正し、そうして調整するために使用することができる。
【００４８】
一方向性シートと会合される前の不織布の厚さは、それらの不織布が一方向性繊維のシートと会合される仕方に応じて選択される。通常、それらの厚さは、テープ上の所望の厚さに非常に近い。また、より大きな厚さを有する不織布を使用することを選択することも可能であり、その後、不織布は会合工程において所望の厚さをとなるように熱によりラミネート加工される。好ましくは、完全対称の中間産物を得るために、一方向性繊維のシートの主要表面のそれぞれを２つの実質的に同一の不織布と会合させる。
【００４９】
上記実施例と組み合わせることができる特定の一実施例によれば、それぞれのベール・テープは、長手方向のエッジ上に切断繊維を有していない。これにより、これらは編組及び製織方法でかなり使用しやすくなる。実際、テープのエッジのところに切断繊維又は長繊維が存在すると、繊維又は長繊維が上述の方法でテープの経路にそったいくつかの地点に蓄積するゾーンを形成し、糸の切断又は生産される強化材料の低品質のために機械の停止を引き起こすという不利点がもたらされる。また、エッジに切断長繊維が存在すると、テープの巻かれているスプールが巻きを解くときに糸同士が巻き付き、ひいては糸の切断又は品質欠陥を生じる（これらは、テープ・スプール上に形成される「リング」と称される）。このような特性は、主に、テープの所望の幅を得るために切断を回避する上述の方法により生じる可能性がある。
【００５０】
それに加えて、長手方向のエッジだけのいくつかの地点で又は２つの長手方向のエッジの全長にわたって、上記の実施例と組み合わせることのできる特定の一実施例によれば、それぞれのベール・テープは、その熱可塑性により形成される２つの不織布の直接的連結部を有する。
【００５１】
この変更実施例の文脈において、きれいなエッジの形成をさらに促し、テープの幅の制御を向上させるために、上述の方法において、テープとさらにエッジのいずれかの側の切断部分の両方が巻き込み又は吸引などの抽出手段によって巻き込まれる。
【００５２】
このような状況の下で、不織布がいずれかの側で一方向性シートを超えるように不織布の幅を選択する。次に、巻き込みローラー（延伸ローラー）を使用してテープをコンベヤー・ベルトから引っ張り、次いで、加熱切断装置、特に熱したナイフを使用して、長手方向のエッジのそれぞれにおいて切断する。切断は、糸では行わず、糸の一方の側に対してだけ行い、擦り切れの発生を防ぐ。テープのそれぞれのエッジで不織布の熱間切断を行うと、不織布はある程度縮む。２つの不織布の幅は、一方向性シートの幅よりも大きくので、２つの不織布は互いにスポット接着し、好ましくはカーボン・エッジのところで一方向性シートをトラップする。次いで、形成されたベール・テープは、図６に例示されているように、切断長繊維の断片なしでぎざぎざのない非常にきれいなエッジ４を有する。
【００５３】
次いで、延伸ローラーを使用してテープを引き込む。また、巻き込みローラー型の巻き込み手段を使用するか、又は吸引手段を使用して不織布の断片を抽出することによって非常にきれいなエッジの形成をさらに促すことも可能である。次いで、廃棄物に対応する極端部分は、一方の側のみで切断されうる不織布とともに糸を含み、これにより、廃棄物の巻き込み又は吸引能力が高められる。切断され、廃棄物として振る舞うことが意図されているエッジは、ベール・テープを構成するために使用されるものと異なる性質の糸を備えることもできる。
【００５４】
本発明の中間材料は、高い機械的性能が要求される航空機用部品を生産するために、特に一次構造部品を生産するために使用されうる。特に、本発明の円筒形状の編組品は、胴体のフレーム又はスティフナなどの縦長部品を製造するために使用されうる。このような状況の下で、例えば、編組品を変形させ、図７に例示されているように、縫うか又は予備成形するにより（熱圧着）、とりわけＩ字形、Ｔ字形、又はＳ字形の切片を形成することによって形を保持する。
【００５５】
このような部品は、熱硬化性樹脂の注入又は射出を行う方法などの公知の直接的な方法を使用して製造することが可能である。使用されるマトリックスは、熱硬化性タイプである。例えば、射出される樹脂は、エポキシ、不飽和ポリエステル、ビニール・エステル、フェノール類、ポリイミド、ビスマレイミドなどの熱硬化性ポリマーのうちから選択すべきである。複合部品は、熱処理工程の後に得られる。特に、複合部品は、上記のポリマーのサプライヤーによって推奨され、当業者に知られている熱処理を実行することによって、考察対象のポリマーを圧密するための従来のサイクルで一般的に得られる。所望の部品を圧密するこの工程は、定義済みの温度サイクルに従い、加圧下で重合／硬化を行い、その後冷却を行うことによって実行される。処理サイクルにおいてかけられる圧力は、真空注入に対しては低く、ＲＴＭ金型内への射出に対してはより高い。
【００５６】
中間材料及び本発明の方法は、ときには、一次航空構造物（すなわち、機器の重要部品）の標準的な割合に対応する、６０％程度のＦＶＦを有する複合部品を生産するために、また得られた複合部品の低速度衝撃強さを大幅に改善するために使用できる。その実例は、複合構造物の製造時に作業場内で工具を落とすこと、又は運転使用時の異物との衝突である。
【００５７】
射出方法で加えられる圧力は、注入方法において使用される圧力よりも高い。これは、注入方法を使用した場合に比べて、射出方法で正しいＦＶＦを持つ部品を生産する方が容易であることを意味する。複合部品が樹脂の注入を使用するが、樹脂の射出を使用しない上述の工程ｃ）で製造される場合であっても、本発明の材料を使用することで、所望の繊維混入率、特に５３％〜６０％程度の繊維混入率を得ることができる。このような実施は、有利な変更形態を構成する。
【００５８】
本発明の方法を使用して得られる複合部品は、本発明の一体となる部品、特に、５０％〜６３％、特に５３％〜６０％の範囲の繊維混入率を有する部品も形成する。
【００５９】
以下の実例は、本質的に制限することなく、本発明を例示するために使用される。
【００６０】
Ａ．テープの形成
Ｔ７００ＧＣ−１２Ｋ−３１Ｅカーボン糸は、日本の東レ株式会社によって供給された。
【００６１】
ベール「ａ」で表される、４−ポリアミド不織布（フランスのＰｒｏｔｅｃｈｎｉｃ社によって参照番号１２８Ｄ０４を与えられている）を使用した。本発明のベール・テープの製造に使用されるベール「ａ」の特性は、表１に示されている。表１に示されるベールの融点は、ＩＳＯ規格１１３５７−３に従って示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）によって決定した。単位面積当たり重量は、ＩＳＯ規格３８０１に従って測定した。表１に示されている気孔率は、式
【数３】
2013515124.tif 000005
から計算して求めた。
ここで、
ベールの単位面積当たり重量は、ｋｇ／ｍ２［キログラム／平方メートル］、
ρｖｅｉｌ  ｍａｔｅｒｉａｌは、ｋｇ／ｍ３［キログラム／立方メートル］、  ｅｖｅｉｌは、ｍ［メートル］を、それぞれ単位とする。
【００６２】
【表１】
2013515124.tif 000006
【００６３】
カーボン糸を使用して２つのベールａと会合するテープを構成したが、その際に図８に示されているような装置を使用した。加熱切断要素は、スイス、ウェツィコン所在のＬＯＥＰＦＥ  ＢＲＯＴＨＥＲ  ＬＩＭＩＴＥＤ社のＴｈｅｒｍｏｃｕｔ  ＴＣ−１を参照する。
【００６４】
１つ又は複数のカーボン糸１をクリール１０１に固定されているカーボン・スプール１００から解いて、コーム１０２に通し、ガイド・ローラー１０３を使って装置の軸に誘導した。１２Ｋ、８００テックスのカーボン糸の初期幅を約４．５ｍｍ〜７ｍｍの範囲で変化させ、加熱したロッド１１を使用して広げ、次いで、較正手段を使用してスプレッディング・ロッド１２を５．４２ｍｍの幅に合わせて較正し、所望の幅の一方向性シートを形成するようにした。不織布１０４ａ及び１０４ｂのロールを、張力をかけずに解き、自由に回転可能なローラー１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、及び１０６ｄと加熱したロッド１０７ａ、１０７ｂとの間に固定されたコンベヤー・ベルト１０５ａ及び１０５ｂを使用して搬送した。不織布２ａ及び２ｂをゾーン１０８ａ及び１０８ｂ内で予熱してから、カーボン糸１に接触させ、間隙を制御しつつ２つの加熱されたロッド１０７ａ及び１０７ｂのいずれかの側をラミネート加工した。次いで、冷却可能なカレンダー１０８が、不織布がそれぞれの側にある一方向性シートに圧力をかけ、次いで、切断手段１０９の方へ向けた。リターン・ローラー１１０が、テープＩを延伸ローラー１１１を備える牽引システムへ向け直し、次いで、巻いて（１１２）、ベール・テープＩで構成されるロールを形成する。
【００６５】
動作条件を表２に示している。
【表２】
2013515124.tif 000007
【００６６】
得られたテープの特性を表３に提示した。
【００６７】
平均及び標準偏差の測定は、以下の装置を使用して行った。ベール・テープを、２００ｃＮ［センチニュートン］〜４００ｃＮの範囲内の一定の張力をかけて毎分１．２ｍの一定速度でその支持体から解き、次いで、２６５ｍｍの距離で、この領域内で支持せずに、焦点距離２０ｍｍ、１６２４×１２３６ピクセルのＢａｕｍｅｒ  ＯｐｔｒｏｎｉｃモデルＦＷＸ  ２０型カメラ（Ｂａｕｍｅｒ  Ｏｐｔｒｏｎｉｃ  ＧｍｂＨ社、ドイツ所在）の前に通した。カメラの較正を以下のように行った。１ピクセルを、１６４０ピクセル×０．０５＝８２ｍｍの写真サイズに対応する０．０５ｍｍに相当するものとした。次いで、最小の長さ５０ｍにわたって３８ｍｍ毎に１回写真を撮ったが、これは最低１３１５回の幅測定に対応する。
【００６８】
次いで、ＮＥＵＲＯＣＨＥＣＫ  ５．１ソフトウェア（Ｎｅｕｒｏｃｈｅｃｋ  ＧｍｂＨ社、ドイツ所在）により、画像を解析し、幅の値をファイルに格納し、次いで、ＭＩＮＩＴＡＢソフトウェア（Ｍｉｎｉｔａｂ  Ｉｎｃ社、米国所在）を使用して統計処理した。
【００６９】
【表３】
2013515124.tif 000008
【００７０】
Ｂ．中間材料の形成
以下の実例のすべてにおいて、図９に示されているような２／２綾織りを使用し、上述のテープを使って本発明の中間材料を生産した。１ｃｍ当たり１．８５個のテープ（１つのテープがここでは単糸からなるものとして、糸の本数に対応する）を縦糸と横糸に使用した。この同じ織りを比較例（comparative example）に使用した。
【００７１】
「実施例１」
ベール「ａ」で得られ、５．４２ｍｍに合わせて較正されたテープを縦糸と横糸に使用した。１００ピック／分の速さで、欧州特許第０６７０９２１号において「正接ランアウト織り（tangential run-out weaving）」と称される方法を使用して、すなわち、織った後に広げることなく、ドルニエ織機（Ｌｉｎｄａｕ社、ドイツ所在）、モデルＰＴＳで機を織った。織りは、２／２綾織りであり、繊維数は１．８５ヤーン／ｃｍであり、これにより、２９５ｇ／ｍ２の単位面積当たり重量の捻れていない織物を形成した。
【００７２】
「比較例１」
縦糸及び横糸にＴ７００ＧＣ−１２Ｋ−３１Ｅ非ベール・カーボン糸を使用した。１００ピック／分の速さで、欧州特許第０６７０９２１号において「正接ランアウト織り」と称される方法を使用して、すなわち、織った後に広げることなく、ドルニエ織機（Ｌｉｎｄａｕ社、ドイツ所在）、モデルＰＴＳで製織を行った。織りは、２／２綾織りであり、繊維数は１．８５ヤーン／ｃｍであり、これにより、２９５ｇ／ｍ２の単位面積当たり重量の捻れていない織物を形成した（Ｈｅｘｃｅｌ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓからの参照番号４８３０２）。
【００７３】
「比較例２」
縦糸及び横糸にＴ７００ＧＣ−１２Ｋ−３１Ｅ非ベール・カーボン糸を使用した。１００ピック／分の速さで、欧州特許第０６７０９２１号において「正接ランアウト織り」と称される方法を使用して、すなわち、織った後に広げることなく、ドルニエ織機（Ｌｉｎｄａｕ社、ドイツ所在）、モデルＰＴＳで製織を行った。織りは、２／２綾織りであり、繊維数は１．８５ヤーン／ｃｍであり、これにより、２９５ｇ／ｍ２の単位面積当たり重量の捻れていない織物を形成した（Ｈｅｘｃｅｌ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓからの参照番号４８３０２）。
【００７４】
製織後、得られた織物のそれぞれの面を、表４及び表５に示されている条件の下で上述のようにベール「ａ」と会合させた。以下のパラメータを使用して、Ｓ−Ｌｉｎｅ（Ｂｒｕｇｇ社、スイス所在）のフラット・ラミネート加工ライン（flat laminating line）を使用した。
【００７５】
【表４】
2013515124.tif 000009
【００７６】
【表５】
2013515124.tif 000010
【００７７】
浸透性測定
横浸透性を、流体が繊維性材料を通過する能力として定義することができる。これの測定単位はｍ２である。上で与えた値及び以下の実例において述べられている値は、２００９年１０月１６日にＲｏｍａｉｎ  ＮｕｎｅｚがサンテチエンヌのＥｃｏｌｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌｅ  Ｓｕｐｅｒｉｅｕｒｅ  ｄｅｓ  Ｍｉｎｅｓに提出した論文「Ｐｒｏｂｌｅｍｓ  ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ  ｔｈｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｆｉｂｒｏｕｓ  ｐｒｅｆｏｒｍｓ  ｆｏｒ  ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」において説明されている装置及び測定技術を使用して測定したものである。特に、この測定は、レース・トラッキングの影響を低減するために使用できる２つの同軸円筒形チャンバーを使用して試験時にサンプルの厚さを検査することによって実行される（流体が側部に移動するか、又は材料をバイパスし、その浸透性を測定する）。使用される流体は、水であり、圧力は、１バール±０．０１バールである。実例１並びに比較例１及び２の材料でなされた浸透性測定結果を図１０に示している。
【００７８】
開口率の測定
開口率は、以下のように測定した。
【００７９】
装置を、１０倍レンズを備えるＳＯＮＹのカメラ（モデルＳＳＣ−ＤＣ５８ＡＰ）とＷａｌｄｍａｎｎのライト・テーブル（モデルＷ  ＬＰ３  ＮＲ、１０１３８１、２３０Ｖ  ５０Ｈｚ  ２×１５Ｗ）とで構成した。測定対象のサンプルをライト・テーブル上に置き、カメラをスタンドに固定し、サンプルから２９ｃｍのところに位置決めし、次いで、鮮明さを調整した。
【００８０】
測定幅は、リング（ズーム）及びルーラーを使用して解析する繊維性材料に応じて決定し、開放繊維性材料に対しては１０ｃｍ（ＯＦ＞２％），開放が少ない繊維性材料に対しては１．１７ｃｍ（ＯＦ＜２％）であった。
【００８１】
ダイアフラム及び基準画像を使用して、基準画像上で与えられたものに対応するＯＦに対する値が得られるように明るさを調整した。
【００８２】
Ｓｃｉｏｎ  Ｉｍａｇｅ（Ｓｃｉｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、米国所在）からのＶｉｄｅｏｍｅｔコントラスト測定ソフトウェアを使用した。画像を取り込んだ後、以下のように処理した。ツールを使用して、選択された較正に対応する最大表面を、例えば、整数個のモチーフを含む、１０ｃｍ−穴７０個について定義した。次に、用語の織物の意味での基本的織物表面を選択した、すなわち、反復によって繊維性材料の幾何学的形状を示す表面を選択した。
【００８３】
ライト・テーブルからの光は、繊維性材料の開口部を通過するので、割合としてのＯＦが、１００から基本的表面で割った黒色表面を引いた値、すなわち、１００−（黒色表面／基本的表面）として定義される。
【００８４】
拡散現象が穴の見かけのサイズ及びそれゆえＯＦを修正する可能性があるため光度を調整することは重要であることに留意されたい。飽和現象又は過剰な拡散が見えないように中間の光度を使用した。
【００８５】
得られた結果を以下の表６に示した。
【表６】
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値は説明されている３つの強化に対して非常に低く、開口率が０．５％未満の織物は「閉じている」と言われることに留意されたい。
【００８６】
Ｃ．複合部品の生産
複合板を、０°、４５°、−４５°、９０°の異なる向きに配設されている中間材料の集合体から形成した。スタックは対称的であった。スタックを構成する中間材料（パイルとも称される）の数は、式（３）から導かれる式
【数４】
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を使用して決定された。
ここで、
板のターゲット厚さは、できる限り４ｍｍに近く（規格ＰｒＥＮ  ６０３８において定義されている）、ｅｐｌａｔｅは、ｍｍ単位で表され（実例では、ターゲット厚さは３．８１ｍｍであった）、
最高の機械的性質を得るためのターゲット繊維混入率（ＦＶＦ）は、一般的に６０％であり、ρｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒは、ｇ／ｃｍ３［グラム／立方センチメートル］単位で表され、
ＵＤｃａｒｂｏｎの単位面積当たり重量は、ｇ／ｍ２で表されている。
【００８７】
したがって、スタックは、単位面積当たり炭素重量２９５ｇ／ｍ２に対して１２個のプライで構成され、［（＋４５／−４５）／（０／９０）］３Ｓと略記される。
【００８８】
４．２  複合板の生産
ハンダごてを使用して数カ所で新しいプライを加える毎に光ハンダ付けによりさまざまなプライをまとめた。集合体をプリフォームで構成した。単位面積当たり炭素重量に適合された積み重ねた列からなる３４０×３４０ｍｍのプリフォームをプレス機の下の射出成形金型内に置いた。所望の繊維混入率（ＦＶＦ）を得るために、知られている厚さのフレームでプリフォームを囲んだ。
【００８９】
Ｈｅｘｃｅｌ社から参照番号ＨｅｘＦｌｏｗ  ＲＴＭ６の下で供給されたエポキシ樹脂を８０℃の温度及び２バールの圧力でプリフォームを通して射出し、これを板とプレス機の温度として１２０℃に保持した。プレス機の２つの板のそれぞれに加えられる圧力は５バールであった。樹脂が金型の出口地点に現れたら、出口のチューブを閉じて、重合サイクルを開始した（温度は３℃／分の割合で１８０℃まで上昇し、次いで、２時間の間１８０℃のまま保持し、５℃／分の割合で冷却した）。次いで、構成を１５０×１００ｍｍとして種類毎に６個の試料（規格ｐｒＥＮ  ６０３８）を、衝撃後圧縮（ＣＡＩ）試験用に切り取った。
【００９０】
５．機械試験
試料（構成の種類毎に１２）を規格ｐｒＥＮ  ６０３８に指示されているように装置上に固定した。ＡＳＤ−ＳＴＡＮ（航空宇宙防衛規格、Ａｖｅｎｕｅ  ｄｅ  Ｔｅｒｖｕｅｒｅｎ  ２７０，１１５０  Ｗｏｌｕｗｅ−Ｓａｉｎｔ−Ｐｉｅｒｒｅ，Ｂｅｌｇｉｕｍ）によって公開されている予備欧州規格ｐｒＥＮ  ６０３８に適合された機器を使用して、これらの試料に１０Ｊ［ジュール］から５０Ｊまでの範囲の異なるエネルギーの衝撃を与えた。圧縮試験は、Ｚｗｉｃｋ機械試験機（Ｚｗｉｃｋ  Ｆｒａｎｃｅ  Ｓａｒl社、Ｒｏｉｓｓｙ  Ｃｈａｒｌｅｓ  ｄｅ  Ｇａｕｌｌｅ，Ｆｒａｎｃｅ所在）上で実行した。
【００９１】
実施例１の中間材料で形成された板及び比較例１および２の中間材料で形成された板の衝撃後圧縮（ＣＡＩ）破断応力の結果を図１１に示した。本発明の複合部品に対して、ＣＡＩ性能が改善された。
【００９２】
規格ｐｒＥＮ  ６０３８による試験の結果を図１２に示した。図１３、図１４、及び図１５は、実施例１の中間材料で形成された板の衝撃後圧縮破断応力の結果と比較例２の中間材料で形成された板の衝撃後圧縮破断応力の結果との比較であり、それぞれ、規格ｐｒＥＮ  ６０３１（図１３及び１４）の試験及びＡＳＴＭ規格Ｄ６４８４（図１５）の試験を使用している。これらの試験において、機械的性能は同等であった。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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