(57)【要約】  複合物品は、母材に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の繊維を含んでいる。繊維は一定の接着レベルで母材へと付着させることができる。繊維と母材との間の接着レベルは、複合物品内部で空間的に変化させることが可能である。例えば、繊維のうちの１つの長さに沿って接着レベルを変化させることができる。また、所与の層の繊維間で接着レベルを変化させることができる。さらに、複合物品の層の間で接着レベルを変化させてもよい。
2014506200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層（７４）を備えた複合物品であって、
複数の繊維（３２）が母材（３０）に少なくとも部分的に埋め込まれており、
前記繊維（３２）は一定の接着レベルで前記母材（３０）に付着しており、
前記接着レベルが、
前記繊維（３２）のうちの少なくとも１つの長さに沿った変化、
前記繊維（３２）の層の前記繊維（３２）間の変化、および
前記層（７４）のうちの少なくとも２つの間での変化
のうちの少なくとも１つに従って内部で空間的に変化している、複合物品。
【請求項２】
前記繊維（３２）のうちの少なくとも１つの長さに沿った接着レベルの変化が、繊維の長さに沿った接着レベルの周期的な変化を含んでいる、請求項１に記載の複合物品。
【請求項３】
前記層（７４）のうちの１つの前記繊維（３２）間での接着レベルの変化が、繊維のグループが隣接の繊維のグループとは異なる接着レベルを有することを含んでいる、請求項１または２に記載の複合物品。
【請求項４】
前記層のうちの少なくとも一部が、層のスタック（７８）を形成しており、前記層間の接着レベルの変化が、層（７４）のグループが隣接する層のグループの接着レベルとは異なる接着レベルを有することを含んでいる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合物品。
【請求項５】
少なくとも前記繊維（３２）のうちの１つの一部分が、該繊維の接着レベルを下げる離型剤（６８）を有している、請求項１に記載の複合物品。
【請求項６】
少なくとも前記繊維（３２）のうちの１つの一部分が、該繊維の接着レベルを高める結合剤（７０）を有している、請求項１に記載の複合物品。
【請求項７】
少なくとも前記繊維（３２）のうちの１つの一部分が、該繊維の残りの部分とは異なる表面粗さを有しており、その結果高い接着レベルを有している、請求項１に記載の複合物品。
【請求項８】
前記複数の繊維（３２）のうちの少なくとも１つが、実質的に光学的に透明な繊維を含んでおり、
前記母材（３０）が、実質的に光学的に透明なポリマー母材を含んでおり、
前記繊維および前記母材（３０）が、実質的に光学的に透明な界面を定めている、
請求項のいずれか一項に記載の複合物品。
【請求項９】
前記母材（３０）のうちの少なくとも１つおよび前記複数の繊維（３２）のうちの少なくとも１つが、
フッ化炭素、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、およびポリエーテルケトンケトンのうちの少なくとも１つを含む熱可塑性材料、
ポリウレタン、フェノール類、ポリイミド、ビスマレイミド、ポリエステル、およびエポキシのうちの少なくとも１つを含む熱硬化性材料、ならびに
ガラス
のうちの少なくとも１つから形成されている、請求項のいずれか一項に記載の複合物品。
【請求項１０】
複合物品の製造方法であって、
複数の繊維（３２）を母材（３０）に少なくとも部分的に埋め込むステップと、
前記繊維（３２）を一定の接着レベルで前記母材（３０）に付着させるステップと、
前記複合物品内部の前記接着レベルを、
前記繊維（３２）のうちの少なくとも１つの長さに沿って接着レベルを変化させる構成、
前記繊維（３２）からなる層の前記繊維（３２）間で接着レベルを変化させる構成、および
前記層（７４）のうちの少なくとも２つの間で接着レベルが変化させる構成
のうちの少なくとも１つに従って、空間的に変化させるステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記繊維（３２）のうちの少なくとも１つの長さに沿って接着レベルを変化させるステップが、該繊維の長さに沿って接着レベルを周期的に変化させることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
層の前記繊維（３２）間で接着レベルを変化させるステップが、層の繊維（３２）のグループの中で、漸進的に、および／または繊維（３２）のグループ毎に、接着レベルを変化させることを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記層（７４）の少なくとも一部が、層のスタック（７８）を形成しており、前記層（７４）のうちの少なくとも２つの間で接着レベルを変化させるステップが、前記層のスタック（７８）内部の層（７４）の少なくとも１つのグループの中で接着レベルを変化させることを含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して複合材料に関し、さらに詳しくは、改善された防弾性能を有する繊維補強複合物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
現時点において公知の既存の装甲パネルを、種々の材料からなるシートを積層して構成することができる。例えば、既存の装甲パネルを、適切な接着剤を使用して積層することができる１枚以上のガラスおよび／またはアクリルのシートで構成することができる。装甲パネルの防弾の抵抗力または性能を改善する試みにおいて、製造者は、積層させたガラスおよびアクリルのシートにポリカーボネート材料の層を追加することができる。
【０００３】
既存の装甲パネルは、衝撃からのエネルギの吸収および飛来物に対する保護の提供においておおむね有効であるけれども、それらの有用性を損なういくつかの欠点を抱えている。例えば、ガラスは、比較的密度の高い材料であり、したがって充分な耐衝撃性を具備するために必要な厚さにおいて、装甲パネルの全体としての質量および嵩を著しく増加させる。特定の装甲パネルに関するさらなる欠点は、特定の装甲パネルを構成するガラスおよび他の材料の機械的特性に関係する。例えば、乗り物の用途などの特定の用途において、装甲パネルが透明であることが望まれる可能性がある。
【０００４】
残念ながら、現時点において利用可能な特定の透明装甲パネルは、衝撃の事象の後で光学性能の顕著な喪失を被る可能性がある。例えば、現時点において利用可能な特定の装甲パネルにおいて、装甲パネルの局所的な領域に飛来物からの衝撃が加わると、装甲パネルの残りのかなりの部分において、光学性能が失われる結果となりうる。そのような光学性能の喪失は、衝撃の部位からの割れの伝播の結果かもしれない。
【０００５】
このように、向上した防弾性能および最小重量を有するとともに、高度の光透過性を提供する装甲パネルに対する需要が存在する。
【発明の概要】
【０００６】
装甲パネルの防弾性能に関する上述のニーズが、一実施形態において母材に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の繊維を備える複合物品を提供する本開示によって、具体的に対処および軽減される。繊維を、一定の接着レベルで母材へと付着させることができる。接着レベルを、複合物品において空間的に変化させることができる。例えば、接着レベルを、繊維のうちの１つの長さに沿って変化させることができる。接着レベルを、所与の層の繊維間で変化させてもよい。さらに、接着レベルを、複合物品の層間で変化させてもよい。
【０００７】
さらなる実施形態においては、母材に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の繊維を備える複合物品が開示される。繊維および母材を、１つ以上の接着特性にて互いに接着することができる。接着特性を、複合物品において空間的に変化させることができる。例えば、接着特性を、繊維の長さに沿って変化させることができる。接着特性を、層内の繊維間で変化させることもできる。さらに、接着特性を、層のうちの少なくとも２つの間で変化させることができる。
【０００８】
また、母材に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の繊維を備えている複合物品であって、接着レベルおよび／または接着特性を複数の構成のうちの任意の１つに従って複合物品内で空間的に変化させることができる複合物品も開示される。例えば、接着レベルおよび／または接着特性を、繊維のうちの１つの長さに沿って変化させることができる。接着レベルおよび／または接着特性を、所与の層の繊維間で変化させてもよい。さらに、接着レベルおよび／または接着特性を、複合物品の層間で変化させてもよい。
【０００９】
さらに、複合物品の製造方法が開示される。この方法は、複数の繊維を母材に少なくとも部分的に埋め込むことを含むことができる。繊維を、一定の接着レベルで母材へと付着させることができる。接着レベルを、複合物品において空間的に変化させることができる。例えば、この方法は、繊維のうちの少なくとも１つの長さに沿って接着レベルを変化させること、繊維層の繊維間で接着レベルを変化させること、および／または層のうちの少なくとも２つの間で接着レベルを変化させることを含むことができる。
【００１０】
上述した特徴、機能、および利点を、本開示の種々の実施形態において別個独立に達成することができ、あるいはさらに別の実施形態において組み合わせてもよく、それら実施形態のさらなる詳細を、以下の説明および下記の図面を参照して理解することができる。
【００１１】
本開示の上記特徴および他の特徴は、図面を参照することによってさらに明らかになるであろう。図面全体を通して、同種の参照番号は同種の部分を指している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実質的に透明な母材と複数の実質的に透明な繊維とを含む実施形態における複合物品の斜視図である。
【図２】図１の複合物品の分解斜視図であり、母材に埋め込まれた繊維の複数の層を示している。
【図３】図１の複合物品の実施形態の一部分の拡大斜視図であり、母材における繊維の層の配置を示している。
【図４Ａ】図３の線４Ａに沿って得た複合物品の拡大断面図であり、繊維の長さに沿って繊維と母材との間の接着レベルが変化している繊維のうちの１つの長さの一部分を示している。
【図４Ｂ】図３の線４Ｂに沿って得た拡大斜視図であり、繊維の上面と下面との間で接着レベルが異なっている複合物品のさらなる実施形態を示している。
【図５】図３の線５に沿って得た複合物品の拡大側面図であり、複合物品の層間で接着レベルが変化している実施形態を示している。
【図６】繊維の少なくとも１つの層を繊維の別の１つの層に対して実質的に平行に向けて有している複合物品の上面図であり、層のうちの１つのうちの繊維のグループの間での接着レベルの変化を示している。
【図７】図６に示した複合物品の端面図であり、層のスタックにおいて異なる接着レベルを有している層のグループを示している。
【図８】複合材料パネルに衝突する飛来物の衝撃の事象のコンピュータシミュレーションであり、繊維と母材との間の制御された接着の結果としての母材に対する繊維の移動を示している。
【図９】衝撃の事象などの際の複合物品の断面図であり、飛来物による複合物品の貫通を制御する方法での母材に対する繊維の制御された移動を示している。
【図１０】異なる表面の構成または表面の処理をそれぞれ有する繊維について、母材における繊維の軸方向の変位の相違を測定するための試験設備の概略図である。
【図１１】図１０の設備の試験における繊維の応力のグラフであり、母材と異なる表面の構成または処理を有する繊維との間の接着レベルの相違を示している。
【図１２】複合物品の製造方法を構成することができる１つ以上の作業を含むフロー図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、本開示の好ましい種々の実施形態を説明する目的で提示されている図面を参照すると、複合物品１０の実施形態が、図１に示されている。複合物品１０を、母材３０と、母材３０に埋め込まれた複数の繊維３２とを含む繊維補強複合材料パネル１４として製造することができる。繊維３２を、実質的に光透過性の繊維３２の材料で形成することができる。同様に、母材３０も、実質的に光透過性のポリマー母材３０の材料で構成することができるが、母材３０を、他の材料組成物で形成することも可能である。図１に示す複合物品１０は、実質的に平行なパネル１４の表面を有するパネル１４の構成にて示されているが、複合物品１０は、限定されないが、幅広くさまざまなサイズ、形状、および構成のいずれかで提供されてよく、任意の数の平坦な表面および／または複合曲率の表面を含むことができる。
【００１４】
好都合には、図１に示されるとおりの複合物品１０は、複合物品１０の全体において繊維３２と母材３０との間の接着のレベルが変化するように特に構成される。繊維３２と母材３０との間の接着のレベル５６を空間的に変化させることによって、衝撃の事象に関与する繊維３２の量および／または長さを制御することができる。より具体的には、複合物品１０の全体において繊維−母材の接着レベル５６を空間的に変化させることで、複合物品１０を通過する飛来物または弾丸の減速度を制御することができる。
【００１５】
さらに、繊維３２と母材３０との間の接着レベル５６が、繊維３２の不具合の態様を、複合物品１０を貫く飛来物の距離または進入の関数として制御するように、空間的に変化させられている複合物品１０の実施形態が開示される。この点に関し、本開示は、各々の繊維３２の引っ張りひずみを繊維３２の比較的長い長さに分配できるよう、弾道の事象に関係する各々の繊維３２の量または長さを選択的に増加させるという技術的利益を提供する。弾道の事象に関係する繊維３２の長さを増やすことによって、繊維３２によって吸収される飛来物のエネルギの総量を増やすことができる。
【００１６】
さらに、複合物品１０の全体において接着レベル５６を選択的に変化させることで、選択された繊維３２の相対移動を大きくして、弾丸の衝撃の事象の継続時間を長くすることができ、結果として繊維３２による飛来物の減速のための時間を長くでき、繊維３２によって吸収することができる飛来物のエネルギの量を大きくすることができる。また、本開示は、飛来物の影響を被り、あるいは飛来物によって損傷を被る複合物品１０の領域の大きさを制御するための手段として、複合物品１０の全体にわたる種々の位置における繊維３２と母材３０との接着レベル５６を制御し、あるいは空間的に変化させることをもくろむ。またさらに、本開示は、弾道の事象などの事象において隣接層７４の互いの剥離または分離を制御するための手段として、繊維−母材の接着レベル５６を制御し、あるいは空間的に変化させることをもくろむ。
【００１７】
図１を参照すると、パネル１４の構成にて形成され、複数の繊維３２を母材３０に埋め込んで備えている複合物品１０が示されている。すでに示したように、繊維３２は、好ましくは実質的に光透過性であるが、繊維３２の１つ以上の部分を、不透明な材料または光透過性の水準が異なる他の材料で形成することができる。繊維３２は、実質的に透明な母材３０のための構造的な補強として機能することができ、複合材料物質１０の機械的な性能を向上させることができる。例えば、繊維３２は、繊維３２の高い引張強度および弾性係数によって複合物品１０の比剛性（すなわち、複合物品１０の剛性を複合物品１０の密度で割ったもの）を改善するように、構造的な補強を提供する。
【００１８】
図２を参照すると、図１のパネル１４の分解斜視図が示されており、おおむね細長い帯として形成され、母材３０内に層７４にて配置された複数の繊維３２が示されている。図２に見て取ることができるとおり、繊維３２は、好ましくは上面４０および下面４２などの反対向きの１対の実質的に平坦な繊維３２の表面を備える細長い断面形状を有するものとして示されている。繊維３２の繊維表面３６を、複合物品１０の実質的に平坦な表面１２に実質的に平行になるように配置することができる。母材３０における繊維３２のそのような向きは、複合物品１０の光学性能を改善することができる。
【００１９】
図３を参照すると、繊維３２が母材３０内に層７４にて配置されている複合物品１０の拡大斜視図が示されている。図３に示されるとおり、各層７４の繊維３２を、おおむね互いに実質的に平行に向けることができる。図３に示した実施形態においては、層７４を、繊維３２がすぐ隣の層７４の繊維３２の向きに対して垂直に向けられるクロスプライ（ｃｒｏｓｓ−ｐｌｙ）の構成に配置することができる。しかしながら、層７４を、種々の他の構成にて配置することが可能である。例えば、１つの層７４の繊維３２を、層７４のうちの１つ以上の繊維３２に対して任意の垂直でない角度（例えば、１５°、２２．５°、４５°、６０°、７５°、など）に向けることができる。
【００２０】
さらに図３では、複合物品１０は繊維３２の３つの層７４を有しているが、任意の数の層７４を設けることが可能である。例えば、複合物品１０が、繊維３２の層７４を１つだけ備えることができ、あるいは繊維３２の層７４が数十層またはそれ以上であってよい。さらに、各層７４における繊維３２は、図３に示したような互いに実質的に平行な向きに限られない。例えば、層７４の繊維３２の一部を、互いに平行でない関係に向けることができる。またさらに、図１〜３は、各層７４の繊維３２をおおむね互いに一様な間隔にて配置されるものとして示しているが、繊維３２が非一様な配置の間隔であってもよい。またさらに、層７４における繊維３２を、織り合わせ（図示せず）の構成および／または図１〜３に示されている非織り合わせの構成にて配置することができる。さらに、層７４のうちの１つ以上の繊維３２のうちの１つ以上を、同じ層７４の繊維３２および／または隣の層７４の繊維３２に接触する関係または接触しない関係にて配置することができる。
【００２１】
図４Ａを参照すると、繊維３２の長さに沿って接着レベル５６が変化している繊維３２のうちの１つの拡大図が示されている。接着レベル５６を、繊維３２と母材３０との間の界面５２における結合５４の強度の指標と表現することができ、繊維３２の長さに沿った結合５４の強度を含むことができる。本明細書の文脈において、強度およびひずみなどの特性が、動的な特性および／または準静的な特性に関することに、注意すべきである。図４Ａは、繊維３２の長さに沿って延びる繊維３２の繊維軸５０を示している。接着レベル５６は、繊維軸５０に実質的に平行な方向に沿った繊維３２と母材３０との間の界面５２における結合５４の強度の指標であってよい。しかしながら、接着レベル５６は、繊維軸５０に平行でない方向または繊維軸５０を横切る方向に沿った繊維３２と母材３０との間の界面５２における結合５４の強度も含むことができる。
【００２２】
さらに図４Ａを参照すると、接着レベル５６を、繊維３２の長さに沿って変化させることができ、図４Ａに示されるとおり、繊維３２の長さのうちの一部分における第１の接着レベル５８と、繊維３２の長さのうちの別の部分における第２の接着レベル６０とによって表現することができる。この点に関し、図４Ａは、繊維３２の長さに沿った接着レベル５６の段付きの変化を示している。そのような接着レベル５６の変化は、繊維３２の長さに沿って周期的であってよく、繊維３２の長さに沿って接着レベル５６の複数回の変化を含むことができる。あるいは、接着レベル５６の変化を、繊維３２の長さに沿った接着レベル５６の漸進的または緩やかな上昇または低下など、漸進的であるように設定することができる。接着レベル５６の段付きの変化において、接着レベル５６の上昇および／または下降を、繊維３２の長さに沿った接着レベル５６の上昇および／または低下のパターンとして繰り返すことができる。パターンは、接着レベル５６の１回の段付きの変化または接着レベル５６の複数回の段付きの変化を含むことができる。繊維３２の長さに沿った接着レベル５６を、比較的高い接着のレベルと比較的低い接着のレベルとの間で交互させることができる。周期的な変化も、おおむね一様、段付きの変化、正弦関数状の変化、または繊維３２の長さに沿って接着レベル５６を変化させるための多数のさまざまな設定であってよい。
【００２３】
さらに図４Ａを参照すると、接着レベル５６のそのような変化を、繊維３２と母材３０との間の結合５４の強度または特性を改善することによって達成することができる。さらに、接着レベル５６の変化を、繊維３２と母材３０との間の界面５２における結合５４の強度または特性を下げることによって達成することができる。例えば、繊維３２の長さのうちのその部分における繊維３２の接着レベル５６を下げるために、繊維３２の少なくとも一部分に離型剤６８を付与するか、あるいはその部分を離型剤６８で覆うことができる。離型剤６８は、これらに限られるわけではないが、高表面張力のコーティング、ＦＲＥＫＯＴＥ（商標）などの金型離型剤６８、または任意の他の適切な離型剤６８など、いくつかの適切な離型剤６８のいずれかを含むことができる。
【００２４】
反対に、繊維３２と母材３０との間の接着レベル５６を、少なくとも繊維３２のうちの１つの一部分を結合剤７０（図４Ａ）でコーティングすることによって高めることができる。結合剤７０は、繊維３２と母材３０との間の接着を改善する化学コーティングを含むことができる。例えば、これに限られるわけではないがグリシドキシトリメトキシシランを含むシランなどの結合剤７０を、繊維３２と母材３０との間の結合５４を増すために、繊維３２の少なくとも一部分に沿って適用することができる。また、接着を、繊維３２の一部分から汚染物質を取り除くことによって高めることもできる。そのような汚染物質として、汚染のない繊維３２と比べて繊維３２の母材３０への接着レベル５６を低下させかねない油を挙げることができる。繊維表面３６（図４Ａ）を、繊維３２と母材３０との間の接着レベル５６を低下させかねない油などの汚染物質を除去するために洗浄または処理することができる。例えば、繊維３２を、汚染物質を取り除くためにアルコールまたはアセトンで洗浄することができる。
【００２５】
さらに図４Ａを参照すると、繊維３２の少なくとも一部分の接着レベル５６を、局所的に繊維３２の表面の構成を機械的に修正することによって高めることも可能である。例えば、接着レベル５６を、繊維３２の少なくとも一部分の表面粗さ７２を増すことによって高めることができる。この点に関し、繊維３２の少なくとも一部分について、繊維３２の少なくとも一部分の表面粗さ７２を繊維３２の残りの長さと比べて増すために、浸食を施し、あるいは他の方法で処理することができる。表面粗さ７２を増すことで、繊維３２の表面の比較的薄い部分を局所的に修正し、繊維表面３６から外へと側方に突き出すことができる小さな突起を生み出すことができ、そのような突起が母材３０によって包まれ、繊維３２の軸方向などの繊維３２と母材３０との相対移動に対する抵抗を高めることができる。図４Ａに見て取ることができるとおり、繊維３２の長さのうちの第１の接着レベル５８として示されている部分が、繊維３２の一部分の接着レベル５６を同じ繊維３２における第２の接着レベル６０と比べて高くする表面粗さ７２を備える。
【００２６】
図４Ｂを参照すると、繊維３２の長さの一部分の拡大断面図が示されており、繊維３２の上面４０が、第２の接着レベル６０を有することができる繊維３２の下面４２よりも高くてよい第１の接着レベル５８を有している。第２の接着レベル６０は、繊維３２の下面４２への離型剤６８の塗布に起因して第１の接着レベル５８よりも低くてよい。同様に、繊維３２の上面４０が、接着レベル５６を高めるために、表面粗さ７２を高めるための処理を備えることができる。さらに、接着レベル５６を高めるために上面４０へと結合剤７０を塗布してもよい。
【００２７】
図５を参照すると、図３の線５に沿って得た複合物品１０の拡大断面図が示されており、母材３０に埋め込まれた繊維３２の複数の層７４が示されている。見て取ることができるとおり、中間の繊維３２の層８２が、第１の接着レベル５８を有することができる一方で、最も外側または最も上側の繊維３２の層８０が、第１の接着レベル５８と異なってよい第２の接着レベル６０を有することができる。同様に、図５に示されている最も下側の繊維３２の層８４は、最も上側の層８０の接着レベル５６と同様であってよい接着レベル５６を備えることができ、あるいは中間の繊維３２の層８２の接着レベル５６と同様の接着レベル５６を備えることができる。あるいは、最も下側の繊維３２の層８４が、中間の層８２または最も上側の層８０と異なる接着レベル５６を備えてもよい。
【００２８】
この点に関し、図５は、複合物品１０の層７４の間で接着レベル５６を空間的に変化させる実施形態を示している。接着レベル５６の空間的な変化の構成を、別の組み合わせで提供してもよいことに注意すべきである。例えば、図５に示したとおりの層７４の間での接着レベル５６の変化を、図４Ａおよび４Ｂに示したとおりの接着レベル５６の変化と同様の層７４のいずれかにおける繊維３２の長さに沿った接着レベル５６の変化と組み合わせることができる。同様に、所与の層７４に属する繊維３２の間での接着レベル５６の変化を、複合物品１０の異なる層７４の間の接着レベル５６の変化と組み合わせることができる。またさらに、繊維−母材の接着レベル５６を、複合物品１０の形状に応じて変化させることができる。例えば、接着レベル５６を、パネルの幅１６（図６）またはパネルの長さ１７（図６）に沿って変化させることができ、パネルの厚さ１８（図７）に沿って変化させることができ、あるいは複合物品１０の任意の他の幾何学的なパラメータに沿って変化させることができる。
【００２９】
図７を簡単に参照すると、層７４の間での接着レベル５６の変化は、層７４のスタック７８において繊維３２の接着レベル５６を漸進的に変化させる（すなわち、漸進的に高め、あるいは漸進的に下げる）ことを含むことができる。層７４のスタック７８は、複合物品１０における任意の数の層７４に相当できる。層のスタック７８の層７４の間の接着レベル５６の変化を、接着レベル５６がスタック７８のうちの層７４の１つのグループから層７４の別のグループへと変化する段階式に提供することができる。層７４のグループ７６は、ただ１つの層７４など、任意の数の隣り合う層７４を含むことができる。層７４の１つ以上のグループ７６が、さらに詳しく後述されるように、隣の層のグループ７６の接着レベル５６と比べて高い接着レベル５６を有することができる。
【００３０】
さらに、層７４内における接着レベル５６の変化は、層のグループ７６のパターンで付与することができ、このパターンは層のスタック７８における繰り返しパターンであってよい。層のグループ７６の各層７４の繊維３２は、隣には位置しない層７４のグループ７６の接着レベル５６と実質的に同等の接着レベル５６を有することができる。一実施形態においては、層のグループ７６の各層７４の繊維３２が、実質的に同等の接着レベル５６を有することができる。しかしながら、すでに示したように、本開示は、所与の層７４内の繊維３２の間の接着レベル５６の変化（図６）を層７４のグループの間の接着レベル５６の変化（図７）と組み合わせるなど、複合物品１０において接着レベル５６を変化させるための構成の組み合わせも想定する。
【００３１】
図６を参照すると、パネル幅１６およびパネル長さ１７を有するパネル１４の構成の複合物品１０の母材３０に埋め込まれた層７４（図７）の複数の繊維３２の概略の上面図が示されている。図６は、層７４（図７）の繊維３２の間で接着レベル５６を変化させることができる複合物品１０の実施形態を示している。例えば、層７４の１つ以上の繊維３２が、同じ層７４の１つ以上の繊維３２よりも高くてよい接着レベル５６を有することができる。この点に関して、図６が、同じ層７４の繊維のグループ３４を示している。繊維のグループ３４が、所与の層７４（図７）において隣り合う任意の数の繊維３２を含むことができ、隣の繊維のグループ３４とは異なる接着レベル５６を有することができる。
【００３２】
図６は、パネル１４の縁に沿って位置した繊維のグループ３４を示している。これらの繊維のグループ３４は、第２の接着レベル６０を有するものとして示されている。さらに図６は、第２の接着レベル６０を有する繊維のグループ３４の間に位置する第１の接着レベル５８の別の繊維のグループ３４を示している。第１の接着レベル５８は、第２の接着レベル６０と違ってよい。例えば、第１の接着レベル５８は、第１の接着レベル５８を有する繊維のグループ３４の位置において複合材料パネル１４に比較的高い剛性を提供すために、第２の接着レベル６０よりも高くてよい。言うまでもなく、任意の所与の層７４における接着レベル５６を、図６に示した配置に限られずに、任意の適切な構成にて分布させることができる。
【００３３】
さらに図６を参照すると、任意の所与の層７４（図７）の繊維３２の間の接着レベル５６の変動または変化を、所与の層７４（図７）において漸進的に上昇または低下する接着レベル５６の変化など、任意の適切な方法で提供すことができる。さらに、接着レベル５６を、繊維３２と母材３０との間の界面５２における結合５４の強度または特性を向上させ、あるいは繊維３２と母材３０との間の界面５２における結合５４の強度または特性を低下させることによって変化させることができる。例えば、繊維３２のグループを、繊維３２と母材３０との間の接着レベル５６を下げるために、離型剤６８でコートすることができる。あるいは、例えば繊維３２の組成物のポリマー骨格の剛性および／または鎖の長さを変えることによって繊維３２と母材３０との間の化学的な結合５４を強めるために、繊維３２に結合剤７０を適用することができる。さらに、接着レベル５６を高めるべく油などの汚染物質を取り除くために繊維３２を洗浄するなどにより、繊維３２の表面を処理または加工することができる。
【００３４】
また、繊維３２の接着レベル５６を、繊維３２の表面粗さ７２を元の状態または製造された状態の繊維３２の表面粗さ７２と比べて増すことによって、高めることもできる。図６は、特定の繊維３２の個別の部分への表面粗さ７２の局所的な適用を示している。表面粗さ７２の局所的な適用は、繊維３２の長さのうちのその場所の接着レベル５６を高めることができる。この方法で、飛来物または物体の複合物品１０との衝突の事象に対して所望の応答を達成するために、所与の層７４（図７）の繊維３２を、接着レベル５６を向上または低下させるように局所的に処理することができる。
【００３５】
さらに、繊維のグループ３２の接着レベル５６を、同じ層７４（図７）の他の繊維のグループ３４の繊維３２の繊維３２の組成とは異なるポリマー繊維３２の組成を有する繊維３２を使用することによって高めることができる。例えば、フッ素処理された繊維３２が、フッ素処理されていない繊維３２を有する繊維グループ３４の接着レベル５６と比べて母材３０への接着を軽減するために、層７４（図７）の１つのグループに含めてもよい。さらに、繊維３２への接着を軽減するために、異なる母材３０の組成を有する母材３０の材料を使用することによって、接着レベル５６を変えることができる。
【００３６】
図７を参照すると、複数の層７４を有する複合物品１０の概略の側面図が示されている。図５に関して上述したように、層７４のグループに、層のスタック７８において変化する接着レベル５６を持たせることができる。層７４のグループは、ただ１つの層７４など、任意の数の隣接層７４を含むことができる。図７は、第１の接着レベル５８を有する複合物品１０の最も上側の部分の層７４のグループと、やはり第１の接着レベル５８を有する最も下側の層７４のグループとを示している。最も外側の層８０の間に位置する中間の層８２のグループが、第１の接着レベル５８よりも低くてよい第２の接着レベル６０を有するものとして示されている。あるいは、最も外側の層８０のグループが、第１の接着レベル５８を有することができ、複合物品１０の残りの層７４が、第１の接着レベル５８よりも高くてよい第２の接着レベル６０を有することができる。
【００３７】
この点に関して、図７が、層のスタック７８における層７４の間での接着レベル５６の変化を示している。層のスタック７８の層７４の間での接着レベル５６の変化は、層のスタック７８における接着レベル５６の漸進的または緩やかな増加または低下あるいは変動など、漸進的であってよい。接着レベル５６は、層のスタック７８における所定の数の層７４または層７４のグループについて、層のスタック７８における残りの層７４と比べて高くてよい。さらに、接着レベル５６を、スタック７８の所与の層７４内で変化させることができる。さらに、接着レベル５６を、層７４内の所与の繊維３２の長さに沿って変化させることもできる。例えば、図７は、繊維３２の接着レベル５６を局所的に高めるための層７４内の１つ以上の繊維３２への表面粗さ７２の局所的な適用を示している。他の処理を、接着レベル５６を上昇または低下させるために繊維３２へと施すことができる。
【００３８】
さらに図７を参照すると、母材３０に対して選択された繊維３２を所望の程度だけ移動させるように、接着レベル５６を、複合材料パネル１４などの複合物品１０内部で変化させることができる。例えば、複合物品１０を、図７に示されるように、反対向きの表面２０を有し、パネル厚さ１８を定めている防弾パネル１４として実現することができる。パネル１４を、一方のパネル表面２０に最も近い層７４の繊維３２が、他方のパネル表面２０に最も近い層７４に対して最大約９０％まで異なる接着レベル５６を有するように構成することができる。防弾パネル１４としての実現において、パネル表面２０は、図７に示されるように、打撃面２２および後面２６を含むことができる。打撃面２２を、飛来物などの物体からの衝撃を受けるように構成することができ、物体からの衝撃を受けるための向き、位置、または他の配置とすることができる。後面２６は、パネル１４のうちの打撃面２２とは反対の側であってよい。
【００３９】
打撃面２２に最も近い層７４の繊維３２の接着レベル５６を、後面２６に最も近い層７４の繊維３２の接着レベル５６よりも大きくすることができる。打撃面２２に近い層７４により高い接着レベル５６を提供すことによって、パネル１４の打撃面２２に近い部位２４が、パネル１４の後面２６に近い部位２８よりも高い剛性を有することができる。打撃面２２のより高い剛性は、打撃面２２との衝突の初期の部分において飛来物のエネルギの一部の吸収を促進でき、飛来物の最も前方の部分に変形を生じさせる一方で、飛来物の後部は移動し続ける。この点に関し、層７４の比較的高い接着レベル５６ゆえに比較的堅い打撃面２２が、飛来物の最も前方の部分を変形させることができる滞留時間を増やすことができる。飛来物の最も前方の部分の変形は、飛来物の最も前方の部分のキノコ形の拡大を含むことができ、これが繊維３２との接触の表面積を増加させ、飛来物の減速に係わる繊維３２の割合を多くすることができる。さらに、打撃面２２の付近の比較的高い接着レベル５６に起因する複合物品１０の打撃面２２の近くの部位の比較的高い剛性は、打撃面２２へと貼り付けることができる追加のガラスおよび／またはセラミック層（図示されていない）の堅固な支持にもなりうる。
【００４０】
さらなる実施形態においては、複合物品１０の少なくとも１つの層７４（図７）が隣の層７４から制御された程度に剥離するように、複合物品１０を構成することができる。この点に関し、図７を参照すると、複合物品１０を、少なくとも１対の層７４が、複合物品１０の残りの層７４のうちの１つ以上の間の接着レベル５６と比べて低い接着レベル５６で貼り合わせられるように、形成することができる。例えば、図７に示した複合物品１０を、これに限られるわけではないが複合物品１０の層のスタック７８において少なくとも１対の隣接層７４の間の結合の強度をゼロにするなど、低い接着レベル５６で組み立てることができる。これに限られるわけではないが、一実施形態においては、１つ以上の隣の層７４への接着レベル５６が比較的低い層７４を、層のスタック７８の深さのおおむね中ほどに位置させることができる。しかしながら、低い接着レベル５６を有する１対以上の層７４について、層のスタック７８における位置の選択は、層のスタック７８のうちの任意の位置であってよい。例えば、１つ以上の隣接層７４との接着レベル５６が比較的低い層７４を、複合物品１０において、複合物品１０の後面２６に隣接する部位に位置させることができる。
【００４１】
そのような比較的低い接着レベル５６は、そのような層７４（図７）の少なくとも一部分について、複合物品１０からの制御された剥離を促進することができ、そのような剥離した層７４またはその一部分が、弾道の事象などの不具合の事象において残りの層７４に対して横方向（すなわち、層７４の平面におおむね平行）および／または交差方向（すなわち、層７４の平面におおむね垂直）に移動することを可能にする。例えば、比較的低い接着レベル５６を有する層７４を、層のスタック７８において中間層８２（図７）の間などの中間的な位置に配置することによって、複合物品１０の下方の部分を、複合物品１０の上方の部分から制御された様相で剥離させることができる。そのような制御された剥離は、複合物品１０の下方の部分について上方の部分に対する横方向（すなわち、面内）の移動および／または交差方向（すなわち、面外）の移動を可能にし、剥離した層７４による飛来物の運動エネルギの吸収および飛来物の減速を生じさせることができる。
【００４２】
この点に関し、複合物品１０の剥離した層７４（図７）または部分が、好都合には、複合材料１０の残りの部分よりも大きな変形およびたわみを被ることができる。剥離した層７４のそのような大きなたわみまたは変形が、層７４の剥離時に飛来物のエネルギの吸収および飛来物の減速を促進できる。低接着または無接着の層７４の厚さにおける位置の選択は、繊維３２および母材３０の材料特性、剥離した層７４の所望の不具合の態様などの複合物品１０の所望の不具合の態様、および他の因子にもとづくことができる。
【００４３】
図５を簡潔に参照すると、繊維３２は、任意の適切な構成を備えることができる。例えば、繊維３２の各々が、繊維３２が図５に示されるようなおおむね細長い断面形状を有するように寸法付けられた繊維厚さ４６および繊維幅４８を有することができる。繊維３２と母材３０との間の界面５２における光の散乱を最小限にするために、断面形状は、比較的平坦または実質的に平面状の繊維表面３６を有することができる。この点に関し、実質的に平面状の上面４０および下面４２を有する繊維３２のおおむね細長い形状が、複合物品１０の光学的品質を改善することができる。
【００４４】
さらに、実質的に平面状の繊維表面３６（図５）が、好ましくは複合物品１０の表面１２に対して実質的に平行に向けられる。しかしながら、繊維３２を、繊維表面３６が物品の表面１２に対して任意の所望の方向を向くように、母材３０に埋め込むことができる。またさらに、図５においては実質的に平面状であるものとして示されているが、繊維表面３６は、わずかに湾曲（すなわち、わずかに凹、わずかに凸、冠状）していてもよく、厳密に実質的に平面状または平坦な外形に限られるわけではない。さらに、繊維３２は、好ましくは側縁４４が互いに離れた関係に位置するように配置されるが、繊維３２を、側縁４４が互いに接触する関係となるように配置することも可能である。さらに、おおむね矩形の形状として示されているが、繊維３２に、これらに限られるわけではないが多角形、四辺形、正方形、矩形、および任意の他の適切な形状など、任意の適切な断面形状を持たせることができる。
【００４５】
上述したように、繊維３２は、任意の適切な繊維３２の材料で構成されてよく、好ましくは実質的に光学的に透明な繊維３２の材料で構成される。同様に、母材３０は、任意の適切な母材３０の材料で形成されてよく、好ましくは実質的に光学的に透明な母材３０のポリマー材料で形成される。同様に、繊維３２の間の接着結合５４と母材３０との間の界面５２（図５）も、実質的に光学的に透明であってよい。しかしながら、複合物品１０を、母材３０、繊維３２、および／または界面５２が不透明であり、あるいは複合物品１０の長さまたは幅に沿って実質的に光学的に透明と実質的に不透明との間で変化するさまざまな光透過性のレベルを有するように、構成することができる。
【００４６】
母材３０および繊維３２を、任意の適切な熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、またはガラス材料で形成することができる。例えば、母材３０および／または繊維３２を、フッ化炭素、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、および任意の他の適切な熱可塑性材料のうちの少なくとも１つを含む熱可塑性材料で形成することができる。同様に、繊維３２および母材３０を、ポリウレタン、フェノール類、ポリイミド、ビスマレイミド、ポリエステル、エポキシ、および任意の他の適切な熱硬化性材料のうちの任意の１つを含むことができる熱硬化性材料で形成することができる。またさらに、繊維３２および／または母材３０を、Ｅガラス（アルミノホウケイ酸ガラス）、Ｓガラス（アルミノケイ酸ガラス）、純シリカ、ホウケイ酸ガラス、および／または光学ガラスを含むガラスで形成することができる。
【００４７】
さらに、複合物品１０（図１〜１０）を、種々のさまざまな形状、サイズ、および構成のいずれかにて構成することができる。例えば、複合物品１０を、乗り物または非乗り物の用途に使用されるように構成することができる。この点に関し、複合物品１０を、航空機などの乗り物の透明物として構成することができる。例えば、複合物品１０は、航空機の風防または天蓋を含むことができる。また、複合物品１０を、膜、構造パネル、建築パネル、非構造のパネル１４または物品、あるいは複合物品１０の任意の他の実現など、他の構成にて構成することも可能である。
【００４８】
さらに、複合物品１０を、複合物品１０内で変化する接着特性６２（図５）を有するように構成することができ、繊維３２と母材３０との間の接着特性６２を、複合物品１０内で空間的に変化させることができる。接着特性６２は、図１〜５に示したとおりの界面５２などにおける繊維３２と母材３０との間の接着結合５４の特性を表わすことができる。接着特性６２を、複合物品１０の全体における接着レベル５６の空間的な変化に関して上述したいくつかの構成のいずれかにて、複合物品１０内または全体において空間的に変化させることができる。
【００４９】
接着特性６２は、接着結合５４の相対強度、剛性、延性、ひずみ−破断特性、および他の特性を含むことができ、複合物品１０の全体にわたって変化することができる。例えば、接着特性６２を、繊維３２の一部分または繊維３２の全長に沿った接着結合５４の接着特性６２の周期的な変化など、繊維３２のうちの１つ以上の長さに沿って変化させることができる。さらに、接着特性６２を、複合物品１０内部の層７４（図５）の繊維３２の間で変化させることもできる。例えば、繊維３２と母材３０との間の接着の剛性を、層７４内の繊維３２ごとに変えることができる。この点に関し、１つ以上の層７４または層７４のグループが、隣接する層７４のグループと比べて比較的高い剛性を有することができる。接着特性６２を、複合物品１０の局所的な部分の剛性を高めるために、層７４（図５および６）ごとに変化させることができ、あるいは層のグループ７６（図７）の間で変化させることができる。
【００５０】
例えば、図４Ａおよび４Ｂが、繊維３２の一部分における第１の接着特性６４と、同じ繊維３２の別の部分における第２の接着特性６６とを示している。図６が、パネル１４の縁に隣接して位置する繊維のグループ３４における第１の接着特性６４と、第１の接着特性６４を有する繊維のグループ３４の中間に位置する繊維のグループ３４における第２の接着特性６６とを示している。同様に、図７は、パネル１４の最も上側の部分に最も近い層のグループ７６における第１の接着特性６４と、第１の接着特性６４を有する層のグループ７６の下方に位置する層のグループ７６における第２の接着特性６６とを示している。
【００５１】
例えば、複合物品１０は、接着特性６２（図４Ａ〜７）により、物品表面１２の１つ（図７に示した物品の最も上側の表面１２など）に最も近い層７４の、繊維３２と母材３０との間の接着結合５４の剛性が上昇するように構成することができる。反対に、物品の反対側または最も下方の表面１２に最も近い層７４における繊維３２と母材３０との間の接着結合５４の剛性を、図７に示されるとおりの物品の最も上側の表面１２に最も近い層７４における接着結合５４の剛性よりも低くすることができる。またさらに、繊維−母材の接着レベル５６（図６および７）を、弾道の事象などの出来事の際の隣接層７４の互いの剥離または分離を制御する方法で空間的に変化させることができる。この点に関し、接着特性６２を、接着レベル５６の空間的な変化に関して上述した構成と同様の任意の所望の構成にて、複合物品１０において空間的に変化させることができる。
【００５２】
図１２を参照すると、複合物品１０の製造方法において実行することができる１つ以上の作業を説明するフロー図が示されている。図１２のステップ３０２は、図１〜５に示されている母材３０と同様の母材に複数の繊維３２を少なくとも部分的に埋め込むことを含むことができる。繊維３２を、母材３０に少なくとも部分的に埋め込むことができ、あるいは完全に埋め込むことができる。さらに、繊維３２を、図２および３に示したクロスプライの構成など、任意の適切な配置に向けることができる。しかしながら、繊維３２の層７４を、隣の層７４に対して任意のさまざまな角度のいずれかに向けることが可能である。
【００５３】
図１２の方法のステップ３０４は、繊維３２を母材３０へと所望の接着レベル５６および／または接着特性６２（図４Ａ〜７）にて結合させることを含むことができる。接着レベル５６は、繊維３２と母材３０との間の界面５２における結合５４（図４Ａ〜７）の強度の表示と表現することができ、繊維３２の長さに沿った結合５４の強度を含むことができる。接着特性６２は、接着結合５４の相対強度、剛性、延性、ひずみ−破断特性、および他の特性を含むことができ、複合物品１０の全体にわたって変化することができる。
【００５４】
図１２に示した方法のステップ３０６は、接着レベル５６（図４Ａ〜７）および接着特性６２（図４Ａ〜７）のうちの少なくとも１つを、複合物品１０の所望の構成または性能目標に従って、複合物品１０において空間的に変化させることを含むことができる。例えば、ステップ３０８が、繊維３２のうちの少なくとも１つの長さまたは長さの一部分に沿って接着レベル５６および接着特性６２を変化させることを含むことができる。図４Ａに関して上述したように、繊維３２の長さの一部分における接着レベル５６が、繊維３２の長さの別の部分における接着レベル５６と相違してよく、繊維３２の長さの一部分に沿った繊維表面３６への結合剤または離型剤６８の塗布（図４Ａ〜６）あるいは表面粗さ７２の適用（図４Ａ〜６）によって達成することができる。さらに、接着レベル５６を、繊維３２と母材３０との間の化学反応を変更することによって変化させてもよい。例えば、複合物品１０の繊維３２の１つ以上が、母剤３０への接着のレベルを残りの繊維３２と比べて高くし、あるいは低くするために、残りの繊維３２とは異なる組成を有することができる。例えば、フッ素処理された繊維３２は、フッ素処理されていない繊維３２と比べて母材３０への接着を弱めることができる。
【００５５】
図１２に示した方法のステップ３１０は、図６に示した層７４と同様の層７４のうちの少なくとも１つの、繊維３２間の接着レベル５６および／または接着特性６２を変化させることを含むことができる。例えば、図６は、互いに隣接して配置された１つ以上の繊維３２を含むことができ、異なる接着レベル５６または接着特性６２を有することができる繊維のグループ３４を示している。層７４の繊維３２の接着レベル５６および／または接着特性６２を、結合剤７０、離型剤６８、表面粗さ７２、あるいは異なる繊維３２または母材３０の組成の適用によって変化させることができる。
【００５６】
ステップ３１２が、層のスタック７８において層７４の間または層７４のグループの間で接着レベル５６および／または接着特性６２を変化させることを含むことができる。この点に関し、図７が、隣の層７４のグループの接着レベル５６とは異なる接着レベル５６を有する１つ以上の層７４を含むことができる層のグループ７６を示している。層のグループ７６を、一様または反復であってよく、層のスタック７８において漸進的に増加または減少してよいパターンにて、設けることが可能である。接着レベル５６を、複合材料パネル１４への飛来物の衝突などの事象に対する複合物品１０の所望の応答を達成するように、最適化することができる。
【００５７】
図８を参照すると、繊維３２の層７４を母材３０に埋め込んで有しているパネル１４として構成された複合物品１０のコンピュータシミュレーションが示されており、繊維３２の軸方向に沿った母材３０における繊維３２の相対移動が示されている。すでに示したように、繊維３２の接着レベル５６が、好ましくは事象に関与しうる繊維３２の長さを制御するような方法で母材３０に対する繊維３２の所望の程度の移動を促進するように調節される。接着レベル５６は、パネル１４との衝突時の飛来物の変位を制御するように調節することができる。理想的には、接着レベル５６が、繊維３２が破れるまでの繊維３２による飛来物の運動エネルギの吸収を最大化すべく、繊維３２の最大変位を促進する方法で制御される。
【００５８】
この点に関し、接着レベル５６は、衝撃の事象の際の繊維３２の移動距離を調節するように繊維３２の変位を調節する。接着のレベル５６を、複合物品１０の所与の用途および機能に合わせて最適化することができる。接着レベル５６は、好ましくは、母材３０に対する繊維３２の過度の引き抜きを避けるような方法にて複合物品１０の全体において変化させられる。母材３０に対する繊維３２の過度の引き抜きは、繊維３２が破れることなく飛来物が繊維３２の間に食い込む結果につながる可能性がある。対照的に、接着レベル５６が過度に高いと、引張荷重に対して反応する繊維３２の長さが比較的短くなり、早期に繊維３２の最終的なひずみに達して繊維３２が破れる結果となりうる。
【００５９】
さらに、複合物品１０を、衝撃の事象の際の複合物品１０の不具合の態様を制御するように構成することができる。不具合の態様を、複合物品１０における接着レベル５６および／または接着特性６２の変化を制御することによって制御することができる。例えば、層７４と層とで接着のレベル５６を変えることによって、複合物品１０の不具合の態様を、複合物品１０またはパネル１４の深さの関数として制御することができる。この点に関し、本開示は、防弾性能を改善するための試みにおいてパネル１４の全体の剛性を高めることを指示するであろう直観的な手法とは対照的であってよい複合物品１０の全体において接着レベル５６を変化させるための構成を提供する。
【００６０】
対照的に、本開示は、防弾性能を向上させるようにパネル１４の剛性を制御するために、接着レベル５６および接着特性６２の空間的な変化を促進する。例えば、複合物品１０を、パネル１４の打撃面２２に隣接する部分２４のパネル１４の剛性を局所的に高め、複合材料パネル１４の残りの深さの全体は比較的低い接着レベル５６であるように構成できる。パネル１４の残りの部分の剛性を下げることで、繊維３２の破断前に繊維３２のより多くの部分が衝撃の事象に関与して飛来物の減速を促進できるよう、母材３０に対する繊維３２のより大きな移動を促進することができる。
【００６１】
図９を参照すると、複合材料パネル１４の打撃面２２への飛来物１１２の衝突後の複合材料パネル１４の後面２６を示しているコンピュータシミュレーションによる衝突の事象１００が示されている。コンピュータシミュレーションによる衝突の事象１００における飛来物１１２または物体１１０は、繊維３２を図示の方向１０８に沿ったクロスプライの構成に配置して構成された図１〜５に示したパネルに類似のパネル１４に衝突する５．５ミリメートルの鋼球である。図９において、飛来物１１２の移動または運動の方向が、矢印１１４によって示されている。コンピュータシミュレーションによる衝突の事象１００における複合材料パネル１４は、後面２６を抜けての貫通までの飛来物１１２の減速および拘束を促進する接着レベル５６を有するように構成されている。図９に見て取ることができるとおり、衝突の事象により、繊維３２が図示の方向１０２に沿って移動するとともに、層７４の剥離および母材の割れ１０４ならびに繊維の剥がれ１０６が生じた。この点に関し、図９は、接着レベル５６および接着特性６２を空間的に変化させることで繊維３２の軸方向が変位し、飛来物１１２による複合材料パネル１４の完全な貫通が防止されることを示している。
【００６２】
図１０を参照すると、不具合の事象における繊維２０４の性能への接着レベル５６の影響を判断するための種々の繊維２０４の構成における母材２０６の接着レベル５６（図４Ａ〜７）の変化を実証するための引き抜き試験の試験設備２００が示されている。既知の最終的な引張強度および剛性を有する複数の繊維２０４を、異なる表面処理にて作成した。表面処理のうちの１つは、アセトンでの繊維２０４の洗浄による汚染物質の除去を含んだ。また、異なる表面処理は、繊維２０４のうちの１つの浸食による表面粗さ７２（図４Ａ〜６）の適用を含んだ。また、表面処理は、繊維２０４と母材２０６との間の接着レベルを下げるためのＦＲＥＫＯＴＥ（商標）を用いた繊維２０４のうちの１つへの離型剤６８（図６）の適用を含んだ。試料２０２のうちの１つは、繊維表面３６（図５）に油を含んでいる受領時のままの状態の繊維２０４で作成した。図１０に示されるように、複数のサンプル２０２を、種々の繊維２０４をエポキシ母材２０６に、繊維２０４の尾部を母材２０６から突き出させつつ埋め込んで作成した。繊維２０４および母材２０６の複合材料の試料２０２を、ロードセル２０８に取り付けられた試料ホルダ２１０に挿入した。繊維２０４の尾部を、キャプスタン２１２に取り付けた。キャプスタン２１２を図１０に示されるように変位させ、引張荷重を加えて記録した。
【００６３】
図１１を参照すると、繊維の応力２１４のグラフが示されており、繊維２０４（図１０）と母材２０６（図１０）との間の界面５２（例えば、図４Ａ〜５）において得ることができる接着レベル５６（例えば、図４Ａ〜７）に対する表面処理の有無の重要性が示されている。図１１に示されるとおり、受領時のままの繊維２０４（「受領時のまま」）では、母材２０６からの引き抜きの前に３５ｋｓｉの応力が得られた。対照的に、アセトンで洗浄した繊維２０４の構成（図１１の「アセトン処理」）およびアセトンでの洗浄後に剥離剤６８でコートした繊維２０４の構成（図１１の「Ｆｒｅｋｏｔｅ処理」）では、母材２０６からの引き抜きの前に約９ｋｓｉの繊維応力２１４が得られた。繊維２０４の浸食によって表面粗さ７２（例えば、図４Ａ〜６）を適用した繊維２０４（図１０）の構成（図１１の「浸食処理」）が、母材２０６からの引き抜きの前に約８１ｋｓｉの引張応力を得る最高の接着レベル５６を提供した。とりわけ、種々の繊維２０４の構成の引き抜きの際に得られた繊維応力２１４は、いずれも繊維２０４の１５０ｋｓｉという最終的な引張応力の性能を下回っており、繊維２０４（図１０）と母材２０６（図１０）との間の界面５２（例えば、図４Ａ〜５）を母材２０６との接着レベル５６（例えば、図４Ａ〜７）を高めるように最適化できることを示している。
【００６４】
本開示のさらなる変更および改善が、当業者にとって明らかであるかもしれない。したがって、本明細書において説明および図示した各部の特定の組み合わせは、あくまでも本開示の特定の実施形態を代表するものであり、本開示の技術的思想および技術的範囲に包含される他の実施形態または装置の限定として使用されるべきものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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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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【国際調査報告】
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