(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂複合体（１０２０）であって、
０．１８から０．２４の範囲の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有するポリマー樹脂マトリクス（１０２２）と、
０．３０から０．４５の範囲の第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する第１の歪ポリマー樹脂（１０２９）でコーティングされ、前記ポリマー樹脂マトリクスの中に配置された複数の繊維（１０２４）と
を含む繊維強化樹脂複合体。
【請求項２】
前記第１の歪ポリマー樹脂が以下のグループ：
（Ａ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；
（Ｂ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ３，３'  ジアミノ  ジフェニルスルホン；
（Ｃ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）  ベンゼン；
（Ｄ）ジグリシジル  α，  α'−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；
（Ｅ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル    及び  １，３  ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン；
（Ｆ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び  ３，３'  ジアミノジフェニルスルホン；又は
（Ｇ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の繊維強化樹脂複合体。
【請求項３】
前記複数の繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維、又はセラミック繊維のうちの少なくとも１つを含み、かつ前記複数の繊維が、３３ｍｓｉから３６ｍｓｉの範囲の第１の弾性係数を有する低弾性繊維（１０５０）、４０ｍｓｉから４５ｍｓｉの範囲の第２の弾性係数を有する中間弾性繊維（１０５２）、又は４５ｍｓｉから８５ｍｓｉの範囲の第３の弾性係数を有する高弾性繊維（１０５４）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合体。
【請求項４】
前記ポリマー樹脂マトリクスに関するプロパティの値が、前記第１の歪ポリマー樹脂に関するプロパティの値より大きく、かつ前記プロパティは、弾性係数、ガラス移転温度、流体抵抗、又は適度粘着時間のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から３の何れか一項に記載の繊維強化樹脂複合体。
【請求項５】
前記第１の歪ポリマー樹脂を含む第１の層（１０３７）と、第２の歪ポリマー樹脂（１０３１）を含む第２の層（１０３９）とを有する歪樹脂コーティング（１０３０）を更に含み、前記第２の層が前記第１の層を覆い、前記第２の歪ポリマー樹脂が、０．２５から０．４５の範囲の第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有し、前記第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、前記第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪及び前記第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい、請求項１から４の何れか一項に記載の繊維強化樹脂複合体。
【請求項６】
前記複数の繊維と前記ポリマー樹脂マトリクスとの間に配置された歪相関領域（１０２８）を更に含み、前記歪相関領域が前記第１の歪ポリマー樹脂を含む、請求項１から５の何れか一項に記載の繊維強化樹脂複合体。
【請求項７】
繊維強化樹脂複合体（１０２０）を作る方法であって、
第１の歪ポリマー樹脂（１０２９）でコーティングされた複数の繊維（１０２４）をポリマー樹脂マトリクス（１０２２）の中に埋め込むこと（１１４０）であって、硬化状態の前記第１の歪ポリマー樹脂の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、０．３０から０．４５の範囲にあり、前記ポリマー樹脂マトリクスの第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が０．１８から０．２４の範囲にある、埋め込むこと（１１４０）
を含む方法。
【請求項８】
前記ポリマー樹脂マトリクスに関するプロパティの値が、前記第１の歪ポリマー樹脂に関するプロパティの値より大きく、かつ前記プロパティは、弾性係数、ガラス移転温度、流体抵抗、又は適度粘着時間のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた前記複数の繊維を、第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する第２の歪ポリマー樹脂（１０３１）でコーティングすることであって、前記第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、前記第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪及び前記第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい、コーティングすること
を更に含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の繊維と前記ポリマー樹脂マトリクスとの間に歪相関領域（１０２８）を形成すること（１１７０）
を更に含む、請求項７から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた前記複数の繊維を前記ポリマー樹脂マトリクスの中に埋め込むことが、
前記第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた前記複数の繊維に未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を含浸すること（１１５０）と、
前記第１の歪ポリマー樹脂及び前記未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を硬化させること（１１６０）であって、前記第１の歪ポリマー樹脂及び前記未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を硬化させることが、歪相関領域を形成し、前記歪相関領域を形成することが、前記第１の歪ポリマー樹脂を、前記複数の繊維、又は前記未硬化の樹脂を含むマトリクス材料の少なくとも１つの化学官能基と反応させることを含み、前記硬化させることが、前記未硬化の樹脂を含むマトリクス材料から前記ポリマー樹脂マトリクスを形成し、前記ポリマー樹脂マトリクスを形成することが、前記未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を硬化剤と反応させることを含む、硬化させること（１１６０）と
を含む、請求項７から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた前記複数の繊維を含む繊維プリフォーム（１０２７）を形成すること
を更に含み、前記第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた前記複数の繊維に前記未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を含浸することが、前記繊維プリフォームに前記未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を含浸することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の歪ポリマー樹脂が以下のグループ：
（Ａ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；
（Ｂ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ３，３'  ジアミノ  ジフェニルスルホン；
（Ｃ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）  ベンゼン；
（Ｄ）ジグリシジル  α，  α'−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；
（Ｅ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び１，３  ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン；
（Ｆ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び３，３'  ジアミノジフェニルスルホン；又は
（Ｇ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び１，３  ビス（３−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン
のうちの少なくとも１つを含む、請求項７から１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
繊維強化樹脂複合体（１０２０）であって、
第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有するポリマー樹脂マトリクス（１０２２）と、
前記第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい、０．２５から０．４５の範囲の第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する第１の歪ポリマー樹脂（１０２９）でコーティングされ、前記ポリマー樹脂マトリクスの中に配置された複数の繊維（１０２４）と、
前記第１の歪ポリマー樹脂を含む第１の層（１０３７）、及び第２の歪ポリマー樹脂（１０３１）を含む第２の層（１０３９）を有する歪樹脂コーティング（１０３０）と
を含み、
前記第２の層が前記第１の層を覆い、前記第２の歪ポリマー樹脂が０．２５から０．４５の範囲の第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有し、前記第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が前記第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪及び前記第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい、繊維強化樹脂複合体。
【請求項１５】
繊維強化樹脂複合体（１０２０）を作る方法であって、
第１の歪ポリマー樹脂（１０２９）でコーティングされた複数の繊維（１０２４）をポリマー樹脂マトリクス（１０２２）の中に埋め込むこと（１１４０）であって、硬化状態の前記第１の歪ポリマー樹脂の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が０．２５から０．４５の範囲にあり、前記ポリマー樹脂マトリクスの第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が前記第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より小さい、埋め込むこと（１１４０）と、
前記第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた前記複数の繊維を、０．２５から０．４５の範囲の第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する第２の歪ポリマー樹脂（１０３１）でコーティングすることであって、前記第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪は前記第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪及び前記第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい、コーティングすることと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して繊維強化樹脂複合体に関し、より具体的には、歪樹脂でコーティングされた繊維を有する複合体について検討する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の設計及び製造において複合材料の割合はより高くなっている。航空機の重量を減らすために、複合材料が航空機で使用される。この軽量化により、ペイロード能力及び燃費効率などの性能特徴が改善される。更に、複合材料により航空機の様々な構成要素の寿命が延びる。
【０００３】
複合材料は、２つ以上の機能的構成要素を結合することにより作成された、頑丈かつ軽量の材料でありうる。例えば、複合材料は、ポリマー樹脂マトリクスに結合された強化繊維を含みうる。その繊維は単方向であるか、又は織布若しくは繊維織物の形態をとりうる。繊維及び樹脂が、複合材料を形成するために配置及び硬化されうる。
【０００４】
繊維強化複合体において、ミクロ規模レベルでの繊維と周囲のマトリクスとの間の荷重伝達の効率が、連続レベルで複合体の全体的な機械的性能に直接影響を与えうる。繊維の存在によって実質的に影響を与えられうるマトリクスの領域は、時に「相関」領域とも呼ばれるが、繊維を直接取り囲むマトリクスの界面エリアである。複合体において、この相関領域は、繊維と周囲のマトリクスとの間の弾性剛性の不一致に起因して高いせん断歪を受けることがある。
【０００５】
広く使用されている従来のバルク樹脂は、所望の歪能力を提供しえない。その結果、様々な樹脂マトリクス製剤は、ポリマー樹脂の歪能力を改善するために開発されている。しかしながら、歪能力潜在性能が高いことが証明されている製剤は、従来のバルク樹脂よりもコストがかかることがある。歪能力が高いことが証明されている製剤はまた、他の不所望な制限を有することもある。これらの他の不所望な制限は、限定的流体抵抗、低いガラス転移温度、並びに不十分な適度粘着時間及び／又は不十分なプリプレグ取扱時間などの所望に満たないプリプレグ取扱特性を含むことがある。これらの不所望な制限は、マトリクスを形成するバルクポリマー樹脂の化学的性質を修正することによって、部分的に取り扱われることがある。しかしながら、これらの修正は、生産コストに加えられる可能性のある特殊モノマー又は添加物の開発を必要とすることがある。更に、これらの特殊製剤及び添加物は、複合体の他の性能プロパティを不所望に低下させることもある。また、従来のバルク樹脂を使用し、樹脂添加物又は特殊樹脂製剤の必要性を回避するような複合体を作る方法が必要である。従って、上述の問題点のうちの少なくとも１つに加え、起こりうる他の問題点も考慮した方法及び装置を有することが望ましいだろう。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の例示的実施形態は、ポリマー樹脂マトリクスと、第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた複数の繊維とを含む繊維強化樹脂複合体を提供する。ポリマー樹脂マトリクスは、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する。第１の歪ポリマー樹脂は、およそ０．２５からおよそ０．４５の範囲の第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する。第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた複数の繊維は、ポリマー樹脂マトリクスの中に配置される。第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪は、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪よりも大きい。
【０００７】
本開示の別の実施形態は、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有するポリマー樹脂マトリクスと、ポリマー樹脂マトリクスの中に配置された複数の繊維と、複数の繊維を取り囲む歪相関領域とを含む繊維強化樹脂複合体を提供する。複数の繊維は、第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する。第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する比率は、約１．０４以上である。
【０００８】
本開示の更なる別の実施形態は、繊維強化樹脂複合体を作る方法を提供する。方法は、第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた複数の繊維をポリマー樹脂マトリクスの中に埋め込むことを含む。硬化状態の第１の歪ポリマー樹脂の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪は、およそ０．２５からおよそ０．４５の範囲にある。ポリマー樹脂マトリクスの第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪は、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪未満である。
【０００９】
特徴、機能及び利点は、本開示の様々な例示的実施例において個々に達成することができ、又は下記の説明及び図面を参照することによってさらに詳細を理解することができる更に別の実施形態と組み合わせてもよい。
【００１０】
例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示的な実施形態と、好ましい使用モードと、更にはその目的及び利点とは、添付図面を参照して、本開示の例示的な実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的な実施形態による航空機の図である。
【図２】例示的実施形態による、歪樹脂でコーティングされた繊維を用いた複合体の機能ブロック図である。
【図３】例示的実施形態による、歪樹脂でコーティングされたフィラメントの繊維トウの断面図である。
【図４】例示的実施形態による、歪樹脂でコーティングされたフィラメントの繊維トウのより詳細な図である。
【図５】例示的実施形態による、個々の歪樹脂でコーティングされたフィラメントの断面図のより詳細な図である。
【図６】例示的実施形態による、異なる係数又は強度及び歪樹脂コーティングを有する２種類の強化繊維の使用を示す図である。
【図７】例示的実施形態による、複数の歪樹脂コーティングを有する繊維の断面図である。
【図８】例示的実施形態による、歪樹脂でコーティングされた不連続強化繊維を有する複合体の断面図である。
【図９】例示的実施形態による、歪樹脂でコーティングされた繊維を用いた複合体構造を製造する方法のフロー図である。
【図１０】例示的実施形態による、繊維強化樹脂複合体のブロック図である。
【図１１】例示的実施形態による、繊維強化樹脂複合体を形成するためのプロセスのフローチャートである。
【図１２】例示的実施形態による、ブロック図形式での航空機の製造及び保守方法の図である。
【図１３】例示的実施形態が実装されうる航空機のブロック図である。
【図１４】例示的実施形態による、張力クーポンに対する応力対歪挙動のグラフである。
【図１５】例示的実施形態による、張力クーポンに対する応力対歪挙動のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
種々の例示的な実施形態は、任意の数の異なる検討事項を認識及び考慮している。例えば、種々の例示的実施形態は、歪ポリマー樹脂が、炭素繊維積層板などの複合材料の中の繊維の機械的耐荷重性能力を改選させ得ることを認識及び考慮している。本明細書で使用されるように、「歪ポリマー樹脂」は、およそ０．２５以上のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有するポリマー樹脂を指す。いくつかの例示的実施例では、「歪ポリマー樹脂」は、およそ０．２５からおよそ０．４５の範囲のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有しうる。従来のポリマー樹脂による積層板で用いられる同一の炭素繊維と比較して、歪ポリマー樹脂で製造されると、炭素繊維積層板の引張強度プロパティにおいて８０％程度の改善が実現できることを、発明者は実験的試験によって発見した。
【００１３】
しかしながら、種々の例示的実施形態はまた、主として歪ポリマーを含むポリマー樹脂マトリクスを有する繊維強化樹脂複合体が、ポリマー樹脂マトリクスに対して従来のバルク樹脂を用いる繊維強化樹脂複合体と比較して、不所望なプロパティを有しうることを認識及び考慮している。例えば、種々の例示的実施形態は、主として歪ポリマーを含むポリマー樹脂マトリクスを用いる繊維強化樹脂複合体が、ポリマー樹脂マトリクスに対して従来のバルク樹脂を用いる繊維強化樹脂複合体と比較して、不所望な弾性係数、ガラス転移温度、流体抵抗又は適度粘着時間の少なくとも１つを有しうることを認識及び考慮している。
【００１４】
種々の例示的実施形態は、歪ポリマー樹脂が従来のバルク樹脂より高価でありうることを認識及び考慮している。例えば、歪ポリマー樹脂製剤の中で用いられるモノマーは、それら固有の「組み込まれた（ｂｕｉｌｔ−ｉｎ）」分子特徴のため、コストが高くなりうる。別の例として、歪ポリマー樹脂の中で用いられるモノマーは、従来のバルク樹脂で使用されるモノマーより少量で利用可能でありうる。従来のバルク樹脂で使用されるモノマーは、工業規模の製造業者から市販されている商品複合体でありうる。
【００１５】
種々の例示的実施形態はまた、歪ポリマー樹脂及び従来のバルク樹脂の双方を使用する繊維強化樹脂複合体が所望の特性をもたらしうることを認識及び考慮している。特に、所望の材料性能は、歪ポリマー樹脂及び従来のバルク樹脂の双方を使用することから生じうる。更に、歪ポリマー樹脂及び従来のバルク樹脂の双方を使用することは、歪ポリマー樹脂のみを使用する繊維強化複合体よりも製造コストが低くなりうる。更に、所望の特性は、ポリマー樹脂マトリクスとして大量に存在する従来のバルク樹脂で歪ポリマー樹脂を取り囲むことから生じうる。
【００１６】
例示的実施形態はまた、従来のバルク樹脂に埋め込まれた歪ポリマー樹脂でコーティングされた繊維を含む繊維強化樹脂複合体が、歪ポリマー樹脂の歪変形特性を所望に有しうることを認識及び考慮する。更に、従来のバルク樹脂に埋め込まれた歪ポリマー樹脂でコーティングされた繊維を含む繊維強化樹脂複合体は、引張強度などの所望の耐荷重性能力を有しうる。例示的実施形態はまた、従来のバルク樹脂に埋め込まれた歪ポリマー樹脂でコーティングされた繊維を含む繊維強化樹脂複合体が、バルクポリマー樹脂マトリクスの一又は複数の所望のプロパティを有しうることを更に認識及び考慮する。
【００１７】
ここで図面、特に図１を参照すると、航空機の図が、例示的実施形態に従って示される。この例示的実施例では、航空機１００は、機体１０６に取り付けられた翼１０２及び翼１０４を有する。航空機１００は、翼１０２に取り付けられたエンジン１０８と、翼１０４に取り付けられたエンジン１０４とを含む。
【００１８】
機体１０６は、尾部１１２を有する。水平安定板１１４、水平安定板１１６、及び垂直安定板１１８は、機体１０６の尾部１１２に取り付けられている。
【００１９】
航空機１００は、本明細書で開示される繊維強化樹脂複合体の様々な例示的実施形態が実装される例である。本明細書で開示される歪ポリマー樹脂でコーティングされた繊維を有する繊維強化樹脂複合体は、例えば、軽量の強化複合材料が有効でありうる航空機１００の構成要素に対する材料として使用されうる。別の例として、歪ポリマー樹脂でコーティングされた繊維を有する繊維強化樹脂複合体は、翼１０４の桁（図示されず）の材料として使用されうる。更に別の例として、基板１０６及び翼１０４の複合材外板１２０は、歪ポリマー樹脂でコーティングされた繊維を有する繊維強化樹脂複合体を含みうる。
【００２０】
図１の航空機１００の図は、例示的実施形態が実装されうる方法に対する物理的又は構造的な制限を示唆することを意図していない。例えば、航空機１００は民間機であるが、航空機１００は、軍用機、回転翼航空機、ヘリコプター、無人航空機、又は任意の他の適切な航空機でありうる。
【００２１】
例示的実施形態についての例示的実施例が、航空機又は他の航空宇宙構造に関して記載されているが、例示的実施形態は、他の種類のプラットフォームに適用されてもよい。プラットフォームは、例えば、移動式プラットフォーム、固定式プラットフォーム、陸上構造物、水上構造物、及び宇宙構造物でありうる。より詳細には、プラットフォームは、水上艦、戦車、人員運搬機、列車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家屋、風車、製造施設、建造物、及び他の適切なプラットフォームでありうる。
【００２２】
図２を参照すると、複合体２０のブロック図が、例示的実施形態に従って示されている。複合体２０は、ポリマー樹脂マトリクス２２の中に埋め込まれた繊維２４を含む。繊維２４は、強化繊維でありうる。繊維２４は、連続的でも不連続的でも（例えば、短繊維）よく、炭素、ガラス、有機体、金属、セラミック及びその他のものを含むがこれらに限定されない、任意の様々な材料から形成されうる。様々な例示的実施例では、繊維２４は、周囲のポリマー樹脂マトリクス２２の歪変形能力と比べて、比較的高い歪変形能力を有する歪樹脂コーティング２６を有している。ポリマー樹脂マトリクス２２は、従来のバルク樹脂を含みうる。歪樹脂コーティング２６は、層間剥離及び耐微小亀裂性の潜在的改善のみならず、終極強度及び／又は終局歪の増大など、複合体２０の機械的性能の著しい改善をもたらしうる。本明細書で使用されるように、「及び／又は」という言い回しは、「包括的」又は、「排他的」でない又はと（ａｓ  ａｎ  “ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ”  ｏｒ，  ａｎｄ  ｎｏｔ  ａｎ  “ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ”  ｏｒ）解釈されよう。例えば、本明細書で使用される「Ａ及び／又はＢ」という言い回しは、「Ａ、Ｂ、又はＡとＢ」を意味することになろう。別の例として、本明細書で使用される「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」という言い回しは、「Ａ、Ｂ、Ｃ、又はそれらの任意の組み合わせ」を意味することになろう。
【００２３】
ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪性能の点から表現されうる、歪樹脂コーティング２６の歪変形能力は、繊維２４と周囲のポリマー樹脂マトリクス２２との間で最適な繊維樹脂荷重伝達能力に達するように、ポリマー樹脂マトリクス２２に対して高い。ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪又は応力は、材料のどの点において、応力が不具合を引き起こすかを決定するための、材料の任意の所与の点における原応力の組み合わせから得られる指標である。ポリマー樹脂マトリクス２２は、低いｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪性能によって表示される繊維２４より低い歪能力を有しうる。それにもかかわらず、複合体２０は、繊維２４及びポリマー樹脂マトリクス２２を有する歪樹脂コーティング２６を含まずに製造された複合体より全体的な機械的性能が高いことを示しうる。
【００２４】
歪樹脂コーティング２６は、ポリマー歪樹脂コーティングでありうる。歪樹脂コーティング２６に適した材料の背景技術の例が、米国特許番号７，７４５，５４９の中に見られる。米国特許番号７，７４５，５４９で開示された構成物は、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪関係内に表されるように、歪変形の増加及び／又は膨張荷重の減少が示される。米国特許番号７，７４５，５４９で検討されるように、繊維性能は、既知の複合体で使用される熱硬化樹脂の低いマトリクス臨界歪能力によって制限されうる。米国特許番号７，７４５，５４９の複合ポリマーマトリクスは、改善した（即ち、増加した）歪変形及び／又は減少した（即ち、低い）膨張荷重を示し、これによりｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が増加し、複合体の機械的性能が高まる。
【００２５】
改善した歪能力を有するポリマー樹脂は、繊維が荷重を受ける際に繊維の縦軸に沿って、繊維の中の不具合開始場所（ｆａｉｌｕｒｅ  ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ  ｓｉｔｅｓ）と見なすことができる、繊維の中のマイクロスケールの欠陥周囲で荷重を伝達することができと仮定される。欠陥周囲で荷重を再分配するこの能力により、繊維は、不具合なく荷重を支持し続けることが可能になりうる。加えられた力に対する歪反応を受けるポリマーマトリクスの能力の分子基盤は、ポリマー鎖の特定の体積又はセグメントの協同運動のためであると理論化される。したがって、加えられた力で連携調節に従うことができる（ｗｈｉｃｈ  ａｒｅ  ａｂｌｅ  ｔｏ  ｃｏｎｆｏｒｍ  ａｌｌｙ  ａｄｊｕｓｔ  ｗｉｔｈ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｆｏｒｃｅ）分子構造は、その歪反応を受けて増大させるポリマーの能力を高めるだろう。
【００２６】
種々の例示的実施例では、複合体２０は、繊維２４とポリマー樹脂マトリクス２２との間に配置された歪樹脂を含む歪相関領域２５を含みうる。歪相関領域２５は、加えられる力を複合体２０に適用すると、高いせん断歪を受ける複合体２０の領域のすべて又は一部を画定しうる。理論に拘束されずに、そのような高いせん断歪は、繊維２４の弾性剛性とポリマー樹脂マトリクス２２の弾性剛性との間の不一致に起因し得ると考えられる。更にまた理論に拘束されずに、繊維２４の各々を取り囲み、歪樹脂コーティング２６を含む別個の歪相関領域２５は、加えられる力の複合体２０への適用に対する歪反応を提供することによって、複合体２０の機械的性能全体を改善しうると考えられる。歪反応はまた、偏差反応と呼ばれることもあり、形状変化である。理論に拘束されずに、ポリマー樹脂マトリクス２２の加えられる力に対する歪又は偏差反応は、歪バイアスに応じたポリマー鎖の特定の体積又はセグメントの急なシヤ変形又は協同運動と見られうると考えられる。
【００２７】
図３を参照すると、個々の繊維トウ２３の断面図が、例示的実施例に従って示される。個々の繊維トウ２３には、バルクマトリクス樹脂が事前に含浸されており、各々がバルクマトリクス樹脂によって取り囲まれた歪樹脂コーティング２６を有している、多数の個々のフィラメント又は繊維２４が含まれる。バルクマトリクス樹脂は、高性能な構造複合体で使用される様々なポリマー樹脂の何れかを含みうる。図２で先ほど記載されたように、硬化は、バルクマトリクス樹脂をポリマー樹脂マトリクス２２に変形し、コーティングされた繊維２４をポリマー樹脂マトリクス２２の中に埋め込みうる。
【００２８】
歪樹脂コーティング２６は、浸漬及び噴霧を含むがこれらに限定されない種々の従来技術の何れかを使用して、繊維２４に適用されうる。歪樹脂コーティング２６の厚さ「ｔ」（図５）は、複合体２０の特定の用途及び性能要件により決まるだろう。
【００２９】
先ほど検討されたように、繊維強化複合体において、マイクロスケールレベルでの強化繊維２４と周囲のポリマー樹脂マトリクス２２との間の荷重伝達の有効性は、複合体２０の機械的性能全体に実質的に影響を与えうる。繊維２４の存在により影響される複合体２０の臨界領域は、歪相関領域２５である。理論により拘束されずに、この歪相関領域２５は、繊維２４の比較的高い弾性剛性と、周囲のポリマー樹脂マトリクス２２の比較的低い弾性剛性との間の不一致のため、比較的高いせん断歪を受けると考えられる。
【００３０】
ポリマー樹脂マトリクス２２を形成するバルクマトリクス樹脂は、歪樹脂コーティング２６とは異なる所望の物理的プロパティを有する、任意の適切な市販の又はカスタムの樹脂システムでありうる。これらの物理的プロパティの違いは、ポリマー樹脂マトリクス２２よりも高い歪能力を有する歪樹脂コーティング２６をもたらす。例えば、限定しないが、その歪能力に影響を与えうるポリマー樹脂マトリクス２２で使用されたバルクマトリクス樹脂の典型的な物理的プロパティは、歪樹脂コーティング２６に対する優れた流体抵抗、増加係数、増大した高温性能、改善した加工能力及び／又は取扱プロパティ（粘着度及び適度粘着時間（ｔａｃｋ  ｌｉｆｅ）など）を含むがこれらに限定されない。
【００３１】
様々な例示的実施例では、複合体２０は、プリプレグから製作されうる。そのような例示的実施例では、歪樹脂コーティング２６は、バルクマトリクス樹脂の繊維２４への含浸前に、繊維２４に適用されうる。歪樹脂コーティング２６適用後の繊維への含浸によって、繊維２４をコーティングするために様々なプロセスが使用されうる。繊維２４への含浸後に、生じた含浸された繊維２４は硬化されうる。硬化は、バルクマトリクス樹脂をポリマー樹脂マトリクス２２に変形し、コーティングされた繊維２４をポリマー樹脂マトリクス２２の中に埋め込みうる。そのように形成された複合体２０において、ポリマー樹脂マトリクス２２は、ポリマー樹脂マトリクス２２の中に埋め込まれたコーティングされた繊維２４４を取り囲む。
【００３２】
他の例示的実施例では、複合体２０は、歪樹脂でコーティングされ、バルクマトリクス材料が含浸された繊維プリフォーム（図示されず）から製作され得る。１つのそのような例示的実施例では、繊維プリフォームの繊維は、繊維プリフォームへの形成前に歪樹脂でコーティングされうる。別のそのような例示的実施例では、繊維プリフォームは、繊維２４から形成され、次いで繊維２４が歪樹脂コーティング２６を有するように、歪樹脂でコーティングされうる。歪樹脂でコーティングされた繊維プリフォームには、次いで、歪樹脂コーティング２６でコーティングされた繊維２４にバルクマトリクス樹脂が含浸されるように、バルクマトリクス樹脂が注入されうる。含浸後に、歪樹脂でコーティングされ、バルクマトリクス樹脂が注入された繊維プリフォームは、次いで硬化されうる。歪樹脂でコーティングされ、バルクマトリクス樹脂が注入された繊維プリフォームの硬化中に、ポリマー樹脂マトリクス２２が、バルクマトリクス樹脂から形成され、歪樹脂コーティング２６を有する繊維２４が、ポリマー樹脂マトリクス２２の中に埋め込まれるようになる。
【００３３】
図６は、高い係数及び低い係数をそれぞれ有している２つのグループの繊維２４ａ、２４ｂを有する複合体２０を示す。異なる係数を有する繊維２４ａ、２４ｂを有する複合体２０は、ハイブリッド複合体と呼ばれることもある。いくつかの例示的実施例では、異なる歪樹脂コーティング２６ａ、２６ｂが、異なる物理的特性を有する繊維２４ａ、２４ｂのグループにそれぞれ適用され得る。
【００３４】
図７を参照すると、いくつかの用途において、繊維２４上で歪樹脂の複数の歪樹脂コーティング２６、２８を適用することが望ましい。複数の歪み樹脂コーティング２６、２８は、繊維２４と周囲のバルク樹脂形成ポリマー樹脂マトリクス２２との間で荷重伝達能力を増加させる遷移領域を形成するための異なる変形能力を有しうる。この例では、外側の歪樹脂コーティング２８の歪変形能力が、内側の歪樹脂コーティング２６の歪変形能力よりも大きくなりうる。
【００３５】
図８は、各々が歪樹脂コーティング２６を有する、短繊維と呼ばれることもある、不連続繊維３０で強化されるポリマー樹脂マトリクス２２を含む複合体２０を示す。
【００３６】
ここで、前述の複合体２０を使用して、複合体構造（図示されず）を製造する方法のステップを大まかに示す図９に注目する。３２から始まり、先述のように、連続的であっても不連続的であってもよい、用途に適した繊維２４が提供される。３４では、繊維２４が、ポリマー樹脂形成ポリマー樹脂マトリクス２２の歪能力より大きな歪能力を有する歪ポリマー樹脂でコーティングされる。
【００３７】
１つの例示的実施例では、ステップ３６で、繊維２４に、バルクマトリクス樹脂が含浸され、ステップ３７では、含浸及びコーティングされた繊維２４が、プリプレグトウ、プリプレグテープ又はプリプレグ繊維を含みうるプリプレグに形成される。３８では、プリプレグを使用して、複合体構造がレイアップされ、形成される。別の例示的実施例では、ステップ４０に示されるように、歪樹脂コーティングされた繊維２４が、乾燥した又は実質的に乾燥した繊維プリフォームを製作するために使用され、ステップ４２で、その繊維プリフォームに、例えば、真空補助樹脂転写成形プロセスを使用して、バルクマトリクス樹脂が注入される。最終的に、４４で、構造が硬化される。硬化中に、歪樹脂コーティングされた繊維２４が、周囲のポリマー樹脂マトリクス２２の中に埋め込まれ、繊維２４とポリマー樹脂マトリクス２２との間に前述の歪相関領域２５が生じる。
【００３８】
いくつかの適用では、硬化プロセス中に歪樹脂コーティング２６の移動を制御することが必要になりうる。この問題の１つの解決策は、バルク樹脂形成ポリマー樹脂マトリクス２２の粘度よりも高い粘度を有するような歪樹脂コーティング２６を考案することを含む。硬化中に、歪樹脂コーティング２６は、そのより高い粘度と減少した流動能力のため、繊維の表面に保持される。この問題の別の解決策は、歪樹脂をわずかにクロスリンクする（硬化させる）ために、繊維２４がコーティングされた後に、歪樹脂コーティング繊維２４を適切な高温にさらすことから成り、それによりその粘度及び繊維２４への粘着が高まる。
【００３９】
１つの例示的実施例では、コーティングされた繊維を形成するために強化繊維を第１のポリマー樹脂でコーティングすることと、コーティングされた繊維を第２のポリマー樹脂の中に埋め込むこととを含む、繊維強化ポリマー樹脂を作る方法が提供される。第１のポリマー樹脂の歪変形能力は、第２のポリマー樹脂の歪変形能力よりも大きく、第１のポリマー樹脂は、高い歪変形能力を示す様々な樹脂化学構造の何れかであり得る。第１のポリマー樹脂は、高い歪変形能力を示すエポキシでありうる。繊維は、第１のポリマー樹脂の弾性係数より高い弾性係数を有しうる。方法は、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維及びセラミック繊維からなるグループから繊維を選択することを更に含む。方法は、第３のポリマー樹脂のコーティングを第１のポリマー樹脂のコーティング上に適用することを含み得、第３のポリマー樹脂は、第２のポリマー樹脂の歪変形能力より大きく、第１のポリマー樹脂の歪変形能力より小さい歪変形能力を有する。
【００４０】
別の例示的実施例によれば、バルクマトリクス樹脂を提供することと、バルクマトリクス樹脂から形成されたポリマー樹脂マトリクスを強化するための繊維を提供することとを含む、繊維強化ポリマー複合体を作るための方法が提供される。方法は、ポリマー樹脂マトリクスの中に繊維を埋め込むことを更に含む。マトリクスの中に繊維を埋め込むことは、繊維にバルクマトリクス樹脂を含浸することを含みうる。繊維を埋め込むことは、バルクマトリクス樹脂を硬化させることを含み得、バルクマトリクス樹脂を硬化させることは、ポリマー樹脂マトリクスを形成する。方法は、繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間に歪相関領域を形成することを更に含み得、歪相関領域は、繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間の荷重伝達を改善する。歪相関領域を形成することは、ポリマー樹脂マトリクスと異なる少なくとも１つのプロパティを有するポリマー歪樹脂で繊維をコーティングすることを含む。少なくとも１つのプロパティは、流体抵抗、増加係数、高温性能、加工性、及び取扱プロパティから成るグループから選択される。繊維を提供することは、炭素繊維、有機繊維、金属繊維及びセラミック繊維からなるグループから繊維を選択することを更に含む。ポリマー樹脂マトリクスを強化するための繊維を提供することは、異なる係数をそれぞれ有する２つのグループの繊維を提供することを含み、繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間に歪相関領域を形成することは、ポリマー樹脂マトリクスの歪変形能力より高い歪変形能力を各々が有する異なるポリマー樹脂でグループ各々の繊維をコーティングすることを含む。
【００４１】
図１０を参照すると、繊維強化樹脂複合体のブロック図が、例示的実施例に従って示される。繊維強化樹脂複合体１０２０は、ポリマー樹脂マトリクス１０２２、複数の繊維１０２４、及び歪樹脂コーティング１０３０を含む。特に、繊維強化樹脂複合体１０２０は、ポリマー樹脂マトリクス１０２２の中に埋め込まれた歪樹脂コーティング１０３０でコーティングされた複数の繊維１０２４を含む。
【００４２】
ポリマー樹脂マトリクス１０２２は、任意の数のポリマーマトリクス樹脂１０２３を含みうる。本明細書で使用されているように、アイテムに関連して使用される際の「任意の数の」は、一又は複数のアイテムを意味する。任意の数のポリマーマトリクス樹脂１０２３は、繊維強化複合体のマトリクス材料として機能可能な任意のポリマー樹脂を含みうる。任意の数のポリマーマトリクス樹脂１０２３は、従来のバルク樹脂でありうる。任意の数のポリマーマトリクス樹脂１０２３はまた、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料とも呼ばれることがある。任意の数のポリマーマトリクス樹脂１０２３は、熱硬化性ポリマー樹脂を含みうるが、これに限定されない。熱硬化性ポリマー樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、又は他の適する熱硬化性ポリマー樹脂のうちの少なくとも１つを含みうる。
【００４３】
本明細書で使用されているように、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの一又は複数の種々の組み合わせが使用可能であり、かつ列挙された各アイテムのうちの１つだけがあればよいということを意味する。換言すると、「〜のうちの少なくとも１つ」とは、アイテムの任意の組み合わせ、及びいくつかのアイテムが、列挙された中から使用されうることを意味するが、列挙されたアイテムの全てが必要となる訳ではない。アイテムとは、特定の物体、物品、又はカテゴリでありうる。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、限定されないが、アイテムＡ、アイテムＡ及びアイテムＢ、又はアイテムＢを含みうる。この例はまた、アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣ、又はアイテムＢ及びアイテムＣも含みうる。言うまでもなく、これらのアイテムのいずれかの組み合わせが存在しうる。他の例では、「〜のうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定されないが、アイテムＡの２つ；アイテムＢの１つ；及びアイテムＣの１０個、アイテムＢの４つとアイテムＣの７つ、又は他の適する組み合わせでありうる。
【００４４】
いくつかの例示的実施例では、ポリマー樹脂マトリクス１０２２は、少なくとも１つのエポキシ樹脂を含む。１つのそのような例示的実施例では、ポリマー樹脂マトリクス１０２２は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂又はビスフェノールＦエポキシ樹脂を含みうる。
【００４５】
いくつかの例示的実施例では、ポリマー樹脂マトリクス１０２２に対する任意の数のポリマーマトリクス樹脂１０２３は、修正されたポリマー樹脂を含みうるが、これに限定されない。適する修正されたポリマーマトリクス樹脂の例は、アミン硬化剤などの硬化剤の存在下で硬化された又は部分的に硬化されたエポキシ樹脂を含むが、これに限定されない。例示的実施例では、ポリマー樹脂マトリクス１０２２は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂又はビスフェノールＦエポキシ樹脂のうちの少なくとも１つを含む修正されたエポキシ樹脂及びジアミノジフェニルスルホンモノマーを含む。
【００４６】
いくつかの例示的実施例では、ポリマー樹脂マトリクス１０２２は、一又は複数の市販のポリマーマトリクス樹脂を含みうる。いくつかの例示的実施例では、ポリマー樹脂マトリクス１０２２は、前述の熱硬化性ポリマーの一又は複数の市販の製剤を含む。いくつかの例示的実施例では、ポリマー樹脂マトリクス１０２２は、一又は複数の市販のエポキシ樹脂を含む。様々な例示的実施例での使用に適した市販のエポキシマトリクス樹脂は、例えば、商品名ＣＹＣＯＭ（例えば、Ｃｙｃｏｍ９７７−３エポキシ樹脂システム、及びＣｙｃｏｍ９７０エポキシ樹脂）でニュージャージー州ウッドランドパークのＣｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから、商品名ＨＥＸＰＬＹ（例えば、ＨｅｘＰｌｙ３５０１−６エポキシマトリクス、ＨｅｘＰｌｙ８５５２エポキシマトリクス、及びＨｅｘＰｌｙ  Ｍ２１）でコネチカット州スタンフォードのＨｅｘｃｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから、並びにニューヨーク州ニューヨークのＴｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ａｍｅｒｉｃａ），Ｉｎｃ．（例えば、３９００−２樹脂）から取得されうる。
【００４７】
様々な例示的実施例では、ポリマー樹脂マトリクス１０２２は、およそ０．２５を下回るｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する。いくつかの例示的実施例では、ポリマー樹脂マトリクス１０２２は、およそ０．１８からおよそ０．２４までの範囲のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０２５を有しうる。
【００４８】
複数の繊維１０２４は、一又は複数の異なる種類の繊維を含みうる。複数の繊維１０２４は、樹脂を含む複合体を強化することができる任意の繊維を含みうる。複数の繊維１０２４は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維、セラミック繊維、又は他の適する繊維のうちの少なくとも１つを含みうる。いくつかの例示的実施例では、繊維は、アラミド繊維（例えば、Ｋｅｖｌａｒ、Ｔｗａｒｏｎなど）、高分子量ポリエチレン（ＨＭＷＰＥ）繊維、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）繊維、ナイロン繊維、又は任意の他の適する有機繊維のうちの少なくとも１つから選択された有機繊維を含みうる。
【００４９】
複数の繊維１０２４は、低弾性繊維１０５０、中間弾性繊維１０５２、又は高弾性繊維１０５４のうちの少なくとも１つを含みうる。本明細書で使用されるように、低弾性繊維１０５０はまた、低い弾性係数を有する繊維とも呼ばれうる。低弾性繊維１０５０は、およそ２０００万ポンド／平方インチ（２０ｍｓｉ）からおよそ４０ｍｓｉまでの範囲の弾性係数を有する繊維である。いくつかの例示的実施例では、低弾性繊維１０５０は、およそ３３ｍｓｉからおよそ３６ｍｓｉまでの範囲の弾性係数を有しうる。
【００５０】
本明細書で使用されるように、中間弾性繊維１０５２はまた、中間の弾性係数を有する繊維とも呼ばれうる。中間弾性繊維１０５２は、およそ４０ｍｓｉからおよそ４５ｍｓｉまでの範囲の弾性係数を有する繊維である。
【００５１】
本明細書で使用されるように、高弾性繊維１０５４はまた、高い弾性係数を有する繊維とも呼ばれうる。高弾性繊維１０５４は、およそ４５ｍｓｉを上回る弾性係数を有する繊維である。
【００５２】
しかしながら、これらの範囲は、繊維強化樹脂複合体１０２０で使用されうる繊維を限定することを意図していない。複数の繊維１０２４は、低い弾性係数、中間の弾性係数、及び／又は高い弾性係数を単独で又はこれらを組み合わせて、これらの範囲外の弾性係数を有する繊維を含みうる。
【００５３】
様々な例示的実施例において、複数の繊維１０２４は、低弾性繊維１０５０、中間弾性繊維１０５２、又は高弾性繊維１０５４のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例示的実施例では、繊維強化樹脂複合体１０２０の複数の繊維１０２４は、低弾性繊維１０５０及び高弾性繊維１０５４を含む。他の例示的実施例では、繊維強化樹脂複合体１０２０の複数の繊維１０２４は、中間弾性繊維１０５２及び高弾性繊維１０５４を含む。更に別の例示的実施例では、繊維強化樹脂複合体１０２０の複数の繊維１０２４は、低弾性繊維１０５０及び中間弾性繊維１０５２を含む。
【００５４】
様々な例示的実施例では、複数の繊維１０２４は、炭素繊維を含む。本開示の様々な例示的実施例での使用に適した市販の炭素繊維は、例えば、商品名ＴＯＲＡＹＣＡでアラバマ州ディケーターのＴｏｒａｙ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒｓ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．から、及び商品名ＨＥＸＴＯＷでコネチカット州スタンフォードのＨｅｘｃｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから取得されうる。低範囲、中間範囲、及び広範囲の弾性係数を有するＴｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから市販されている炭素繊維の例が、下記の表１に示される。
0006581114.tif 000002
【００５５】
いくつかの例示的実施例では、複数の繊維１０２４は、繊維プリフォーム１０２７の形態をとりうる。繊維プリフォーム１０２７は、ある形状に形成される複数の繊維１０２４を含む。いくつかの例示的実施例では、繊維プリフォーム１０２７は、薄板の形態をとりうる。繊維プリフォーム１０２７は、繊維強化樹脂複合体１０２０に対して所望の形状を有しうる。
【００５６】
歪樹脂コーティング１０３０は、複数の繊維１０２４をコーティングする。歪樹脂コーティング１０３０はまた、複数の繊維１０２４とポリマー樹脂マトリクス１０２２との間に歪相関領域１０２８を形成しうる。歪樹脂コーティング１０３０は、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６で形成されうる。
【００５７】
いくつかの例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、単一のポリマー樹脂でありうる。他の例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、２つ以上のポリマー樹脂の結合でありうる。いくつかの例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、ポリマー樹脂の混合物から作られうる。任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、およそ０．２５以上の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する。いくつかの例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、およそ０．２５からおよそ０．４５の範囲の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する。図示されたように、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、第１の歪ポリマー樹脂１０２９と第２の歪ポリマー樹脂１０３１とを含みうる。第１の歪ポリマー樹脂１０２９は、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３３を有する。第２の歪ポリマー樹脂１０３１は、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３５を有する。
【００５８】
いくつかの例示的実施例では、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３３は、およそ０．３０以上である。他の例示的実施例では、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３３は、およそ０．４０以上である。更なる他の例示的実施例では、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３３は、およそ０．２５からおよそ０．３０までの範囲である。更なる例示的実施例では、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３３は、およそ０．３０からおよそ０．３９までの範囲である。
【００５９】
いくつかの例示的実施例では、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３５は、およそ０．３０以上である。他の例示的実施例では、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３５は、およそ０．４０以上である。更なる他の例示的実施例では、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３５は、およそ０．２５からおよそ０．３０までの範囲である。更なる例示的実施例では、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３５は、およそ０．３０からおよそ０．３９までの範囲である。
【００６０】
材料のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪は、方程式１により計算することができる：
0006581114.tif 000003
ここで、εｖＭ  は、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を表し、ε１，ε２，及びε３は、３つの主面における主歪である。特定の材料（例えば、本明細書に記載の歪ポリマー樹脂）についてのε１，ε２，及びε３の値は、例えば、材料解析の力学を介して、実験的に決定されうる。特定の材料（例えば、本明細書に記載の歪ポリマー樹脂）についてのε１，ε２，及びε３の値は、例えば、有限要素解析（ＦＥＡ）方法を介して、予測されてもよい。
【００６１】
いくつかの例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、任意の数の歪エポキシ樹脂を含みうる。本明細書で使用されるように、「歪エポキシ樹脂」は、約０．２５以上のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有するエポキシ樹脂を指す。いくつかの例示的実施例では、「歪エポキシ樹脂」は、およそ０．２５からおよそ０．４５の範囲のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する。例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、フェニルイソプロピルフェニルイソプロピルフェニルエポキシ樹脂を含む。例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、フェニルメチル置換メチレンフェニルエポキシ樹脂を含む。
【００６２】
いくつかの例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、少なくとも１つのエポキシ樹脂及び少なくとも１つのアミン、例えば、ジアミンなどを含む。エポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノールＦ系三官能性  ノボラック  エポキシ樹脂、ジグリシジルα、α'−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン、ビスフェノール−Ａのジグリシジルエーテル、又は任意の適したエポキシ樹脂のうちの少なくとも１つを含みうる。アミンは、例えば、４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン、３，３'  ジアミノ  ジフェニルスルホン、１，３  ビス（３−アミノフェノキシ）  ベンゼン、１，３  ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン、１，３  ビス（３−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン、又は他の適したアミンのうちの少なくとも１つを含みうる。そのような例示的実施例では、アミン構成要素の量は、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６の総重量に基づき、およそ２４重量％（ｗｔ％）から約６５ｗｔ％までの範囲にありうる。いくつかの例示的実施例では、アミンの量は、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６の総重量に基づき、およそ３０ｗｔ％以上でありうる。いくつかの例示的実施例では、アミンの量は、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６の総重量に基づき、およそ３０ｗｔ％からおよそ６５ｗｔ％までの範囲にありうる。
【００６３】
いくつかの例示的実施例では、歪ポリマー樹脂１０２６の数は、およそ０．３０以上のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有し、ビスフェノールＦ系三官能性  ノボラック  エポキシ樹脂及び４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；  ビスフェノールＦ  系  三官能性  ノボラック  エポキシ樹脂及び３，３'  ジアミノ  ジフェニルスルホン；  ビスフェノールＦ系三官能性  ノボラック  エポキシ樹脂及び１，３  ビス（３−アミノフェノキシ）  ベンゼン；  ジグリシジルα，  α'−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；  ビスフェノール−Ａのジグリシジルエーテル及び１，３  ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン  ；  ビスフェノール−Ａ  のジグリシジルエーテル  及び  ３，３'  ジアミノジフェニルスルホン；  又は  ビスフェノール−Ａジグリシジルエーテル  及び  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン  のうちの少なくとも１つを備える。例示的実施例では、歪樹脂コーティング１０３０は、ジグリシジルα，α′−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン及び４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）ジフェニルスルホンを含む。
【００６４】
任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、一又は複数の市販の歪樹脂構成要素を含みうる。本明細書の様々な例示的実施例の歪樹脂構成要素としての使用に適した市販のエポキシ樹脂の例は、Ｄ．Ｅ．Ｎ．（例えば、Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３１）という商標名の、ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから取得されうるビスフェノールＦ系  三官能性  ノボラック  エポキシ樹脂である。本明細書の様々な例示的実施形態における歪樹脂構成要素としての使用に適した市販のジアミンの例は、例えば、３，３’−ＤＤＳという商標名の、日本国大阪府の昭和化工から取得されうる３，３'  ジアミノジフェニルスルホンである。
【００６５】
歪樹脂コーティング１０３０は、複数の繊維１０２４上のコーティングとして繊維強化樹脂複合体１０２０の中に存在する。複数の繊維１０２４上の歪樹脂コーティング１０３０の厚さは、均一でも、可変性でも、又はそれらを組み合わせてもよい。歪樹脂コーティング１０３０の複合体は、異種であっても、同種であっても、又はそれらを組み合わせてもよい。
【００６６】
歪樹脂コーティング１０３０は、任意の数の層１０３２を含む。任意の数の層１０３２の各層は、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６の一又は複数の歪ポリマー樹脂を含みうる。いくつかの例示的実施例では、任意の数の層１０３２は、歪ポリマー樹脂の単一層を含む。他の例示的実施例では、任意の数の層１０３２は、歪ポリマー樹脂の２以上の異なる層を含む。そのような例示的実施例では、任意の数の層１０３２の個々の層のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ指標は、任意の層１０３２の他の層と同一であってもよく、及び／又は異なっていてもよい。
【００６７】
図示されたように、任意の数の層１０３２は、第１の層１０３７と第２の層１０３９とを有する。いくつかの例示的実施例では、第１の層１０３７が複数の繊維１０２４を覆う一方で、第２の層１０３９は、第１の層１０３７を覆う。これらの例示的実施例では、第１の層１０３７は、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３３を有する第１の歪ポリマー樹脂１０２９を含む。これらの例示的実施例では、第２の層１０３９は、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３５を有する第２の歪ポリマー樹脂１０３１を含む。１つの例示的実施例では、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３５は、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３３より大きい。別の例示的実施例では、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３５は、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０３３及びｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０２５より大きい。
【００６８】
いくつかの例示的実施例では、任意の数の層１０３２の連続的層のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪は、それぞれの層と複数の繊維１０２４との間に挟まる層の数が増加するにつれ、減少する。１つのそのような例示的実施例では、任意の数の層１０３２は、複数の繊維１０２４を覆う第１の層１０３７と、第１の層１０３７を覆う第２の層１０３９と、任意選択的に、第２の層１０３９を覆う第３の層とを含む。この例示的実施例では、第１の層１０３７のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪は、第２の層１０３９のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きく、第２の層１０３９のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪は、第３の層のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きく、第１、第２、及び第３の層のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪すべては、ポリマー樹脂マトリクス１０２２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい。
【００６９】
いくつかの例示的実施例では、繊維強化樹脂複合体１０２０は、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６でコーティングされ、ポリマー樹脂マトリクス１０２２が含浸された繊維プリフォーム１０２７を含む。１つのそのような例示的実施例では、含浸されコーティングされた繊維プリフォーム１０２７が硬化された。別のそのような例示的実施例では、含浸されコーティングされた繊維プリフォーム１０２７は、未硬化で、又は部分的に硬化され、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６の中の少なくとも１つの歪ポリマー樹脂の適度粘着時間（ｔａｃｋ  ｌｉｆｅ）を上回る適度粘着時間を有している。
【００７０】
先ほど簡単に論じられたように、繊維強化樹脂複合体１０２０は、複数の繊維１０２４とポリマー樹脂マトリクス１０２２との間に配置された歪相関領域１０２８を含みうる。歪相関領域１０２８は、加えられる力を繊維強化樹脂複合体１０２０に適用すると、高いせん断歪を受ける繊維強化樹脂複合体１０２０の領域のすべて又は一部を画定しうる。歪相関領域１０２８は、歪樹脂コーティング１０３０で形成されうる。歪相関領域１０２８は、歪樹脂コーティング１０３０の任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６の少なくとも一部を含みうる。歪相関領域１０２８は、複数の繊維１０２４の化学官能基又はポリマー樹脂マトリクス１０２２の化学官能基の少なくとも１つに結合されうる。
【００７１】
理論に拘束されずに、歪相関領域１０２８の中の高いせん断歪は、複数の繊維１０２４の弾性剛性とポリマー樹脂マトリクス１０２２の弾性剛性との間の不一致に起因し得ると考えられる。更にまた、ここで理論に拘束されずに、歪相関領域１０２８は、加えられる力の繊維強化樹脂複合体１０２０への適用に対する歪反応を提供することによって、繊維強化樹脂複合体１０２０の機械的性能全体を改善しうると考えられる。歪反応はまた、偏差反応と呼ばれることもあり、形状変化である。
【００７２】
様々な例示的実施例では、繊維強化樹脂複合体１０２０は、歪相関領域１０２８のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪のポリマー樹脂マトリクス１０２２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する割合によって特徴付けられうる。１つの例示的実施例では、歪相関領域１０２８のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪のポリマー樹脂マトリクス１０２２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する割合は、およそ１．０４以上である。別の例示的実施例では、歪相関領域１０２８のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪のポリマー樹脂マトリクス１０２２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する割合は、およそ１．０４からおよそ１．２５の範囲である。更に別の例示的実施例では、歪相関領域１０２８のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪のポリマー樹脂マトリクス１０２２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する割合は、およそ１．２５以上である。更に別の例示的実施例では、歪相関領域１０２８のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪のポリマー樹脂マトリクス１０２２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する割合は、およそ１．２５からおよそ１．６３の範囲である。更に別の例示的実施例では、歪相関領域１０２８のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪のポリマー樹脂マトリクス１０２２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する割合は、およそ１．６３以上である。
【００７３】
歪樹脂コーティング１０３０を含む繊維強化樹脂複合体１０２０を組み込むことによって、航空機などのビークルにおいて、軽量化が実現されうる。任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６でコーティングされた複数の繊維１０２４を含む繊維強化樹脂複合体１０２０は、歪樹脂コーティング１０３０を有していない従来の繊維強化樹脂複合体と比較して、パウンドフォーパウンドで（ｐｏｕｎｄ  ｆｏｒ  ｐｏｕｎｄ）改善した耐荷重性特性を示しうる。繊維強化樹脂複合体１０２０の複数の繊維１０２４のために歪樹脂コーティング１０３０として任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６を用いることによって、航空機などのビークルの構造的構成要素の機械的性能要求及び設計許容値を、歪樹脂コーティング１０３０を有していない従来の繊維強化樹脂複合体が使用される場合に必要とされるであろうよりも少ない材料を使用して満たすこと可能であり、これによってビークルの重量及び重量に影響される運転コストが削減されることを、異なる例示的実施形態は認識及び考慮する。
【００７４】
複数の繊維１０２４に任意の数のポリマーマトリクス樹脂１０２３を含浸する前に、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６で複数の繊維１０２４をコーティングすることは、繊維強化樹脂複合体１０２０及びそのような繊維強化樹脂複合体を含む物品を製作する所望の方法でありうる。複数の繊維１０２４に任意の数のポリマーマトリクス樹脂１０２３を含浸する前に、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６で繊維強化樹脂複合体１０２０の複数の繊維１０２４をコーティングすることが、望ましくは、結果として生じる繊維強化樹脂複合体１０２０の中の複数の繊維１０２４の個々のフィラメントの間に最終的な間隔を増大させうることを、異なる例示的実施形態は認識し考慮する。繊維強化樹脂複合体１０２０の中の複数の繊維１０２４の個々のフィラメントの間の増大した間隔は、例えば、マルチプライ積層板の製造プロセスの後硬化冷却中に、マルチプライ積層板の中で発達しうる残りの歪を低減する。異なる例示的実施形態は、内部残留歪をほとんど含まずに硬化した繊維強化樹脂複合体１０２０が、内部残留歪が高い繊維強化樹脂複合体より改善した耐荷重性能力及び／又は疲労寿命を有しうることを認識及び考慮する。
【００７５】
図１０の繊維強化樹脂複合体１０２０の図は、例示的実施形態が実行されうる方法に対して、物理的な又は構造的な限定を表すことを意図していない。図示した構成要素に加えて又はその代わりに、他の構成要素が使用されてもよい。いくつかの構成要素は、不要であってもよい。また、いくつかの機能的構成要素を図示するために、ブロック図が提示されている。例示的実施形態で実行される場合、これらのブロックの一又は複数を結合、分割、又は異なるブロックに結合及び分割されてもよい。
【００７６】
例えば、図示されたように、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、第１の歪ポリマー樹脂１０２９と第２の歪ポリマー樹脂１０３１とを含む。しかしながら、いくつかの例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、第１の歪ポリマー樹脂１０２９だけを含みうる。他の例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、第１の歪ポリマー樹脂１０２９及び第２の歪ポリマー樹脂１０３１以上を含みうる。
【００７７】
別の例として、図示されたように、任意の数の層１０３２は、第１の層１０３７と第２の層１０３９とを有する。しかしながら、いくつかの例示的実施例では、任意の数の層１０３２は、第１の層１０３７だけを含みうる。他の例示的実施例では、任意の数の層１０３２は、第１の層１０３７及び第２の層１０３９より多くの層を含みうる。
【００７８】
いくつかの例示的実施例では、任意の数の層１０３２は、第３の層を更に含みうる。第１の層１０３７は、第１の歪ポリマー樹脂１０２９を含み、複数の繊維１０２４を覆いうる。第２の層１０３９は、第２の歪ポリマー樹脂１０３１を含み、第１の層１０３７を覆いうる。第３の層は、第３の歪ポリマー樹脂を含み、第２の層を覆いうる。
【００７９】
ここで図１１を参照すると、繊維強化樹脂複合体１０２０を形成するためのプロセス１１００のフローチャートが、例示的実施例に従って示されている。プロセス１１００は、図１０の繊維強化樹脂複合体１０２０を形成するために実行されうる。
【００８０】
プロセス１１００は、未加工の構成要素を選択する（工程１１１０）ことによって開始しうる。選択された未加工の構成要素は、繊維強化樹脂複合体１０２０を作る際に使用される未加工の構成要素である。未加工の構成要素を選択することは、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６の任意の数の未硬化の歪ポリマー樹脂及び／又は歪樹脂構成要素、任意の数の未硬化の樹脂を含むマトリクス材料、及び複数の繊維１０２４を選択することを含む。いくつかの例示的実施例では、未加工の構成要素を選択することは、硬化剤を選択することを含む。
【００８１】
未加工の構成要素を選択することは、繊維強化樹脂複合体１０２０が所望の材料プロパティを有することになるような未加工の構成要素を選ぶことを含みうる。更に、未加工の構成要素を選択することは、未加工の構成要素の一又は複数の量及び／又は相対量を選ぶことを含みうる。
【００８２】
プロセス１１００は、次いで未硬化の任意の数の歪ポリマー樹脂を調製し得る（工程１１２０）。任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、歪樹脂構成要素から調製される。未硬化の任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６の調製は、歪樹脂構成要素を結合することを含みうる。結合された歪樹脂構成要素は、次いで当業者に既知のポリマー構成要素からのポリマー構成要素をブレンドする標準方法に従って、混合及び／又はブレンドされ、未硬化の任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６が形成され得る。様々な例示的実施例では、結合された歪樹脂構成要素は、生じた未硬化の任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６が、歪樹脂構成要素の異種及び均一の混合物であるように、混合及び／又はブレンドされる。いくつかの例示的実施例では、未加工の構成要素を選択することは、歪樹脂構成要素を結合及び硬化させるとすぐに、およそ０．２５を上回るｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する歪ポリマー樹脂を形成することになる歪樹脂構成要素を選ぶことを含む。
【００８３】
プロセス１１００は、次いで未硬化の任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６で複数の繊維１０２４をコーティングしうる（工程１１３０）。様々な例示的実施例では、未硬化の任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、ホットメルト技術を使用して、複数の繊維１０２４に高固体樹脂として適用されうる。
【００８４】
他の例示的実施例では、未硬化の任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６は、溶液ディッププロセス（ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｄｉｐ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を使用して、複数の繊維１０２４適用されうる。溶液ディッププロセスでは、複数の繊維１０２４は、未硬化の任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６を含む溶液槽を通過する。繊維が溶液を通過する際に、歪樹脂構成要素は、コーティングとして繊維上に蓄積する。次に、繊維を乾燥させ、コーティングから溶媒を蒸発させ、歪樹脂構成要素を部分的に反応させて、部分的に硬化した歪ポリマー樹脂を形成する。１つのそのような例示的実施例では、歪樹脂構成要素は、一又は複数の歪エポキシ樹脂を含み、一又は複数の歪アミンが溶媒に溶解し、溶液を形成する。複数の繊維１０２４が、歪エポキシ樹脂及び歪アミンの溶液を通過し、歪エポキシ樹脂及び歪アミンが、コーティングとして繊維上に蓄積する。次に、歪エポキシ樹脂及び歪アミンでコーティングされた繊維を乾燥させ、溶媒を蒸発させ、歪エポキシ樹脂を歪アミンと部分的に反応させる。
【００８５】
いくつかの例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６で複数の繊維１０２４をコーティングすることにより、第１の層１０３７が生じる。いくつかの例示的実施例では、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６で複数の繊維１０２４をコーティングすることにより、歪ポリマー樹脂１０２６の複数の層が生じる。複数の層が存在する例示的実施例では、歪ポリマー樹脂の更なる層が、第１のコーティング層を適用するために使用されるプロセスに従って適用され得る。例えば、第１のコーティング層がホットメルト技術を使用して適用された場合、ホットメルト技術はまた、未硬化の歪ポリマー樹脂の第１のコーティング層上に未硬化の歪ポリマー樹脂の一又は複数の更なるコーティング層を適用するために使用されうる。他の例示的実施例では、歪ポリマー樹脂の一又は複数の更なるコーティング層は、第１のコーティング層を適用するために使用されるプロセスとは異なるプロセスに従って適用され得る。例えば、第１のコーティングが溶液ディッププロセスを使用して適用された場合、ホットメルト技術は、部分的に硬化した歪ポリマー樹脂の第１のコーティング層上に歪ポリマー樹脂の一又は複数の更なるコーティング層を適用するために使用され得る。更なる他の例示的実施例では、歪ポリマー樹脂の更なるコーティング層が、異なる技術を使用して適用されうる。例示的実施例では、第２の歪ポリマー樹脂の第２のコーティング層が、ホットメルト技術を使用して第１のコーティング層上に適用され、第３の歪ポリマー樹脂の第３のコーティングが、溶液ディッププロセスを使用して、第１のコーティング層上に適用される。
【００８６】
様々な例示的実施例では、未硬化の歪ポリマー樹脂のコーティング層の各々は、図１０の歪樹脂コーティング１０３０の層の１つに対応する。いくつかの例示的実施例では、複数の繊維１０２４は、異なるｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪値を有する、歪ポリマー樹脂の２以上の層でコーティングされうる。いくつかの例示的実施例では、複数の繊維１０２４は、ポリマー樹脂マトリクス１０２２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０２５を上回る第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する歪ポリマー樹脂の第１の層でコーティングされ得、歪ポリマー樹脂の第１の層は、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪及びポリマー樹脂マトリクス１０２２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を上回る第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する歪ポリマー樹脂の第２の層でコーティングされる。他の例示的実施例では、複数の繊維１０２４は、歪樹脂の２以上の層でコーティングされ得、歪樹脂の個々の層のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の値は、複数の繊維１０２４からの距離の増加に伴い連続的に低下する。要するに、個々の層のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の値は、複数の繊維１０２４を直接覆っている歪樹脂の層が個々の層の最も高いｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有し、ポリマー樹脂マトリクス１０２２によって直接覆われる層が個々の層の最も低いｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有した状態で、複数の繊維１０２４から順に減少する。
【００８７】
理論に拘束されずに、連続的に低下するｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する歪ポリマー樹脂の層を含む歪樹脂コーティング１０３０が、様々な繊維強化樹脂複合体に更に改良された歪変形能力を提供しうる歪変形勾配として作用すると考えられる。
【００８８】
プロセス１１００は、次いで、第１の歪ポリマー樹脂１０２９でコーティングされた複数の繊維１０２４をポリマー樹脂マトリクス１０２２の中に埋め込みうる（工程１１４０）。プロセス１１００は、次いで、第１の歪ポリマー樹脂１０２９でコーティングされた複数の繊維１０２４に未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を含浸しうる（工程１１５０）。第１の歪ポリマー樹脂１０２９でコーティングされた複数の繊維１０２４の含浸は、第１の歪ポリマー樹脂１０２９でコーティングされた繊維をポリマー樹脂マトリクス１０２２の中に埋め込むことと同時に実行されてもよい。要するに、埋め込むことは、第１の歪ポリマー樹脂１０２９でコーティングされた繊維に未硬化の樹脂マトリクス材料を含浸することを含みうる。
【００８９】
含浸は、繊維強化樹脂複合体の繊維への樹脂を含むマトリクス材料の含浸に適するものとして当業者によく知られた技術に従って実行されうる。様々な例示的実施例では、結果として生じる未硬化の又は部分的に硬化した樹脂を含むプリプレグは、プリプレグトウ、プリプレグテープ、又はプリプレグ織物から選択された少なくとも１つの複合体の形態をとりうる。
【００９０】
「含浸」という用語が本明細書で使用されるが、複数の繊維１０２４が繊維プリフォーム１０２７の形態である例示的実施例では、工程１１５０は、代わりに樹脂注入と呼ばれることもある。要するに、工程１１５０で、繊維プリフォーム１０２７などの繊維プリフォームは、樹脂注入を受けることもある。
【００９１】
言い換えれば、いくつかの例示的実施例では、繊維強化樹脂複合体１０２０は、図９と関連して先ほど記載されたブロック３６、３７及び３８によって表示された樹脂注入プロセスに従って製造され得る。しかしながら、いくつかの例示的実施例では、繊維強化樹脂複合体１０２０は、図９と関連して先ほど記載されたブロック４０及び４２によって表示された樹脂注入プロセスに従って製造されてもよい。
【００９２】
プロセス１１００は、次いで第１の歪ポリマー樹脂１０２９及び未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を硬化させ、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料からポリマー樹脂マトリクス１０２２を形成しうる（工程１１６０）。硬化の結果として、ポリマー樹脂マトリクス１０２２は、未硬化の樹脂を含んだマトリクス材料から形成され、任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６を含む歪樹脂コーティング１０３０は、任意の数の未硬化の及び／又は部分的に硬化した歪ポリマー樹脂から形成されうる。したがって、第１の歪ポリマー樹脂１０２９及び未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を硬化させることは、第１の歪ポリマー樹脂１０２９でコーティングされた繊維をポリマー樹脂マトリクス１０２２の中に埋め込むことと同時に又は実質的に同時に実行されうる。要するに、埋め込むことは、第１の歪ポリマー樹脂１０２９でコーティングされた繊維に未硬化の樹脂マトリクス材料を含浸することを含みうる。
【００９３】
いくつかの例示的実施例では、硬化させることは、オートクレーブの中で実行されうる。これらの例示的実施例では、硬化させることは、高温かつ高圧で行われる。１つの例示的実施例では、硬化させることは、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を覆う真空バッグに真空を適用することによって実行されうる。真空バッグ内部に真空が引かれる間、８０〜９５ｐｓｉｇの圧力がオートクレーブの中に適用されうる。次に、オートクレーブ内部で圧力が増加する間、上昇領域、保持領域、又は冷却領域の少なくとも１つを含む加熱が行われうる。いくつかの例示的実施例では、上昇は、華氏約１度から華氏約５度までの加熱率を含みうる。保持領域は、華氏約３４５度から華氏約３６５度までの温度を有しうる。冷却領域は、華氏約５度の最大冷却率を含みうる。
【００９４】
様々な例示的実施例では、硬化させることは、硬化剤が存在するときに実行されうる。いくつかの例示的実施例では、硬化剤は、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料のポリマー樹脂マトリクス１０２２への反応を（例えば、反応の速度及び／又は温度を増加させることによって）促進しうる。いくつかの例示的実施例では、硬化剤は、歪相関領域１０２８を形成するために、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料及び／又はポリマー樹脂マトリクス１０２２の歪樹脂コーティング１０３０との反応を促進しうる。いくつかの例示的実施例では、硬化剤は、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料と反応及び結合し得、硬化剤は、ポリマー樹脂マトリクス１０２２の一部となる。いくつかの例示的実施例では、硬化剤は、歪樹脂コーティング１０３０、及び／又は歪樹脂コーティング１０３０外周の未硬化の樹脂を含むマトリクス材料と反応及び結合し得、硬化剤は、繊維強化樹脂複合体１０２０の領域の一部となり、歪ポリマー樹脂からポリマー樹脂マトリクス１０２２まで移行する。例示的実施例では、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料は、ジアミノジフェニルスルホンモノマーを含む硬化剤があるときに硬化する。例示的実施例では、ビスフェノールＡエポキシ樹脂又はビスフェノールＦエポキシ樹脂の少なくとも１つを含む、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料は、ジアミノジフェニルスルホンモノマーを含む硬化剤があるときに硬化する。
【００９５】
いくつかの例示的実施例では、プロセス１１１０は、次いで複数の繊維１０２４とポリマー樹脂マトリクス１０２２との間に歪相関領域１０２８を形成し（工程１１７０）、処理はその後、終了する。この工程は、任意選択的でありうる。いくつかの例示的実施例では、歪相関領域が形成されなくてもよい。歪相関領域を形成することは、第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた繊維をポリマー樹脂マトリクスの中に埋め込むことと同時に又は実質的に同時に行われてもよい。
【００９６】
硬化により実現される硬化の程度次第で、歪相関領域１０２８は、複数の繊維１０２４とポリマー樹脂マトリクス１０２２との間に歪樹脂コーティング１０３０で形成されうる。歪相関領域１０２８は、ポリマー樹脂マトリクス１０２２と化学的及び構造的に別個でありうる。歪相関領域１０２８は、複数の繊維１０２４の繊維の化学官能基、又はポリマー樹脂マトリクス１０２２の化学官能基の少なくとも１つに結合されうる。
【００９７】
図示した異なる実施形態でのフロー図及びブロック図は、例示的実施形態の装置及び方法のいくつかの可能な実施態様の構造、機能、及び動作を示している。これに関し、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、動作若しくはステップの、モジュール、セグメント、機能、及び／又は一部を表わしうる。
【００９８】
例示的実施形態の幾つかの代替的な実施態様では、ブロックに記載された一又は複数の機能が、図中に記載の順序を逸脱して起こりうる。例えば、限定されないが、場合によっては、連続して示された２つのブロックが、実質的に同時に実行されてもよく、又は時には含まれる機能次第で、ブロックが逆の順序で行われることもある。また、フローチャート又はブロック図に示されたブロックに加えて、他のブロックが追加されてもよい。更に、いくつかのブロックは、任意選択的であってもよい。
【００９９】
例えば、上述のように、工程１１４０、１１５０、１１６０及び１１７０は、同時に又は実質的に同時に行われてもよい。更に、工程１１７０は、実行されなくてもよい。また更に、工程１１１０、１１２０及び１１３０は、残りの工程と同一の人物によって行われなくてもよい。その結果、人物は、工程１１４０から開始するプロセス１１００を行うこともできる。
【０１００】
次に図１２及び図１３を参照すると、本開示の例示的実施例は、図１２に示す航空機の製造及び保守方法４６、及び図１３に示す航空機４８に関して使用されうる。製造前段階では、例示的な方法４６は、航空機４８の仕様及び設計５０と、材料の調達５２とを含みうる。製造段階では、航空機４８の、構成要素及びサブアセンブリの製造５４とシステムインテグレーション５６とが行われる。ステップ５４の間に、開示されている方法及び装置は、次にステップ５６で組み立てられる部分を形成する複合体部分を製造するために用いられうる。その後、航空機４８は認可及び納品５８を経て、運航６０に供される。顧客により運航される間に、航空機４８は、定期的な整備及び保守６２（改造、再構成、改修なども含み得る）が予定されうる。
【０１０１】
方法４６のプロセスの各々は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって行われ又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレータは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含み、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【０１０２】
図１３に示すように、例示的な方法４６によって製造された航空機４８は、複数のシステム６６及び内装６８を備えた機体６４を含みうる。開示された方法及び装置は、機体６４又は内装６８の一部を形成する複合体部分を製造するために用いられうる。高レベルのシステム６６の例には、推進システム７０、電気システム７２、油圧システム７４、及び環境システム７６のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本開示の原理は、自動車産業などの他の産業にも適用されうる。
【０１０３】
本明細書で具現化された装置は、製造及び保守方法４６の任意の一又は複数の段階で用いられてもよい。例えば、製造プロセス５４に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機４８の運航中に製造される構成要素又はサブアセンブリに類似の方法で製作又は製造されうる。また、一又は複数の装置の構成は、例えば、航空機４８の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１０４のコストを削減することにより、製造段階５４と５６との間に用いられてもよい。同様に、一又は複数の装置は、航空機４８の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守６２に用いられてもよい。
【実施例】
【０１０４】
以下の実施例は、歪樹脂の例を提供する。これらの歪樹脂は、図１０の任意の数の歪ポリマー樹脂１０２６の例でありうる。実施例１〜１３では、コンピュータによる技術及び実験技術が、本明細書で開示される繊維強化樹脂複合体１０２０での使用に適切でありうる様々な歪樹脂を特定するために使用される。実施例１は、エポキシ樹脂の分子構造及び組成とエポキシ樹脂のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の値との関係を証明する。実施例２〜１１は、様々な歪樹脂組成物の、実験的に決定されたｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を開示する。実施例１２〜１３は、様々な歪樹脂組成物に対する定量化学技術によって決定されたｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を開示する。
【０１０５】
調査的方法論
コンピュータシミュレーションと実験科学的製剤との組み合わせを使用して、多くの既存の市販されている材料に関するｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の増加を示す、任意の数のエポキシ−アミン製剤（少なくとも１つのジアミンと、本明細書に記載の少なくとも１つのエポキシ樹脂とを含む製剤など）が特定された。
【０１０６】
コンピュータモデリングは、カリフォルニア州サンディエゴ、ＡｃｃｅｌｒｙｓからのＭａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｔｕｄｉｏソフトウェアスイートの分子動力学シミュレーションを使用して実行された。コンピュータモデリングを使用する際に、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、評価された各アミン−エポキシの組み合わせから製作された樹枝状高分子の分子動力学シミュレーションから引き出された圧縮応力−歪プロパティから得られた。
【０１０７】
製剤方法論は、あるキーとなる分子特徴を含み、生産取扱可能な製品形態の制約の範囲内で使用される量を最大にする化学構造を選択することによって、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を改善するよう試みた。選択された特定のアミン構造は、実質的に全体的システムの歪みの一因となる有機部分を有する。それらのアミン構造は、剛性フェニル環を交互に入れ替え、アミン部分が、外面的に加えられた荷重にさらされると、多くのねじれ構成を調べることができるようにするエーテル基、メチレン基、イソプロピル基又はスルホン基などのｓｐ３結合ハイブリダイゼーション中心を回転させるために選択された。考慮される構造は、特定の空間的配置がねじれ角の仕様によって決定されている限りは、原子又は分子群の特定の空間的配置である。以前入手可能であったエポキシ構成要素は、類似の構成を有しておらず、液体であるためにで、最終製剤を取り扱いやすくするためにタックを付与するなどして、これまでは選択されてきた（Ｔｈｅ  ｅｐｏｘｙ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｐｒｅｖｉｏｕｓｌｙ  ａｖａｉｌａｂｌｅ  ｄｏ  ｎｏｔ  ｈａｖｅ  ｓｉｍｉｌａｒ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｈａｖｅ  ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｌｙ  ｂｅｅｎ  ｓｅｌｅｃｔｅｄ  ｂｅｃａｕｓｅ  ｔｈｅｙ  ａｒｅ  ｌｉｑｕｉｄｓ  ａｎｄ  ａｓ  ｓｕｃｈ  ｉｍｐａｒｔ  ｔａｃｋ  ｆｏｒ  ｅａｓｅ  ｏｆ  ｈａｎｄｌｉｎｇ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｆｉｎａｌ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）。
【０１０８】
ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の測定は、複合積層板の製造及び試験を必要とする。試験クーポンの繊維配向は、荷重適用方向に対して１０度に設定されうる。壊滅的破砕により定義される不具合における歪は、不具合の時点で被検査物の本体内部の主歪の最大値の決定に業務用有限要素解析コードを使用して、記録及び解析されうる。主歪は、次いで臨界ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪決定のためのｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ方程式への入力値として使用されうる。
【０１０９】
実施例１  エポキシ樹脂構造及びｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪
表２は、一連のジ−グリシジルエポキシに対するｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を示す。ＤＥＮ４３１が、参照用に表に提供される。物資を鎖に加えることによって、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の増加が起こりうることを結果は証明している。例えば、フェニル基が０．０６８のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有している一方で、フェニル−イソプロピル−フェニルは、０．２３７のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪  を有しており、フェニル−イソプロピル−フェニル−イソプロピル−フェニルは、０．３８６のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有している。
0006581114.tif 000004
【０１１０】
実施例２−１３  エポキシ及びアミンの歪樹脂組成物
典型的先行技術構成物は、先行技術構成物にとってかなり典型的なｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の結果である、試験が示したところ、およそ０．１９のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有するＩＭ−７を含むＳＯＴＡシステムである。複合体に対する技術的エポキシ樹脂製剤の状態は、常に商取引上の秘密であるが、典型的ジェネリック製剤は、エポキシに対するアミンの重量の約２０〜４０％の割合で混合された、ＭＹ７２１若しくはテトラグリシジル４，４′−ジアミノ  ジフェニルメタン及び４４ＤＤＳ若しくは４，４′−ジアミノジフェニルスルホンなどのエポキシから成るだろう。このような製剤に対する典型的ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪値は、０．１５から０．１９の範囲内である。開示された下記組成物の７つすべてについて、以下の説明及び表３で明らかになるように、結果的にｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が実質的に改善した。
【０１１１】
実施例２及び３
例えば、実験結果は、３３ＤＤＳと混合されたＤＥＮ４３１の組成物が、アミン重量含有率２８％のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪０．２９５からアミン重量含有率５８％のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪０．３４５を有していることを示した。２８％の製剤は、１：１のストイキオメトリ比率を表している。
【０１１２】
実施例４及び５
実験結果は、ｍＢＡＰＳと混合されたＤＥＮ４３１の組成物が、アミン重量含有率４１％のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪０．３２２からアミン重量含有率６５％のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪０．３４２を有していることを示した。４１％の製剤は、１：１のストイキオメトリ比率を表している。
【０１１３】
実施例６及び７
実験結果は、３３ＤＤＳと混合されたＴａｃｔｉｘ１２３の組成物が、アミン重量含有率２７％のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪０．２９４からアミン重量含有率４３％のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪０．３４５を有していることを示した。２７％の製剤は、１：１のストイキオメトリ比率を表している。
【０１１４】
実施例８及び９
実験結果は、ＡＰＢ１３３と混合されたＤＥＮ４３１の組成物が、アミン重量含有率３２％のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪０．３１３からアミン重量含有率５６％のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪０．３７を有していることを示した。３２％の製剤は、１：１のストイキオメトリ比率を表している。
【０１１５】
実施例１０及び１１
実験結果は、メタＢＡＰＳと混合されたジグリシジルα，  α′−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン  （Ｂｉｓ  Ｍ）  の組成物が、アミン重量含有率２４％のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪０．４１からアミン重量含有率３２％のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪０．４２を有していることを示した。３２％の重量含有率製剤は、１：１のストイキオメトリ混合物である。
【０１１６】
実施例１２
コンピュータシミュレーションは、Ｔａｃｔｉｘ１２３エポキシと混合された１，３  ビス（４−アミノフェノキシ）−２，  ２  ジメチルプロパンが、７０重量％のエポキシを伴う３０重量％のアミンの１：１のストイキオメトリ比率を有しており、そのＴｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が０．３１であることを示した。
【０１１７】
実施例１３
コンピュータシミュレーションは、Ｔａｃｔｉｘ１２３エポキシと混合された１，３  ビス（３−アミノフェノキシ）−２，  ２  ジメチルプロパンが、７０重量％のエポキシを伴う３０重量％のアミンの１：１のストイキオメトリ比率を有しており、そのＴｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が０．３２であることを示した。
0006581114.tif 000005
0006581114.tif 000006
【０１１８】
これらの試験及びコンピュータシミュレーションから、ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の改善が示され特定の組成物は、以下の組成物を含んでいる：（１）３３ＤＤＳ物質を伴うＤＥＮ４３１物質；（２）メタＢＡＰＳ物質を伴うＤＥＮ４３１物質；（３）３３ＤＤＳ物質を伴うＴａｃｔｉｘ１２３物質；（４）ＡＰＢ１３３物質を伴うＤＥＮ４３１物質；（５）メタＢＡＰＳ物質を伴うジグリシジルα，α′−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン（Ｂｉｓ  Ｍ）物質；（６）Ｔａｃｔｉｘ１２３物質を伴う１，３ビス（４−アミノフェノキシ）−２，  ２  ジメチルプロパン物質；及び（７）Ｔａｃｔｉｘ１２３物質を伴う１，３  ビス（３−アミノフェノキシ）−２，２ジメチルプロパン物質。
【０１１９】
ＤＥＮ４３１物質は、ビスフェノールＦ系三官能性ノボラック  エポキシ樹脂を含む。メタＢＡＰＳ  物質は、４，４′ビス（３−アミノフェノキシ）ジフェニルスルホン物質を含む。Ｔａｃｔｉｘ１２３物質は、ビスフェノール−Ａ物質のジグリシジルエーテルを含む。３３ＤＤＳ物質は、３，３′ジアミノジフェニルスルホン物質を含む。ＡＰＢ１３３物質は、１，３  ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン物質を含む。下記の物質がエポキシであることに留意すべきである：ＤＥＮ４３１；Ｔａｃｔｉｘ１２３；及びジグリシジルα，α′−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン（Ｂｉｓ  Ｍ）。同様に、下記の物質がアミンであることに留意すべきである：３３ＤＤＳ；メタＢＡＰＳ；ＡＰＢ１３３；１，３  ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２ジメチルプロパン；及び１，３ビス（３−アミノフェノキシ）−２，２ジメチルプロパン。
【０１２０】
加えた力への偏差反応を受けるポリマーマトリクス能力の分子基盤は、ポリマー鎖の特定の体積又はセグメントの協同運動に起因するものと理論化される。ポリマー構造の分子運動又は分子力学は、独立したプロセスと見なすことができる振動性の結合屈曲及び配座再配列を含む。部分的力学の規模は、局部的分子環境、並びに数及び配座再配列に対するエネルギー障壁によって決定されうる。局部的環境は、重合中に形成される架橋結合によって確立された規模に限定されうる。
【０１２１】
これらのプロセスのシミュレーションは、巨視的荷重が、新たな最小値への軽減が続く配座再配列に起因する局部的エネルギー最小値の継続的消滅として、分子レベルで明らかになることを示す。状態を表すポテンシャルエネルギー超曲面は、システム力学を画定する最大点及び鞍点を伴う、位相空間のエネルギー最小値の分布としてガラス状材料を説明する。歪又は変形は、集中的な量なので、新たなエネルギー最小値への軽減に含まれるシステムの割合に比例する。したがって、配座調査を受けることができるより多くの分子構造が、増大した巨視的歪反応を受けるポリマーの能力を高めるだろう。加えて、変形の集中的性質に基づき、個々の成分向上ポテンシャルを測量する容量論拠の使用が妥当であることも分かった（ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ  ｎａｔｕｒｅ  ｏｆ  ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ａｒｇｕｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇ  ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ  ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｈａｓ  ａｌｓｏ  ｂｅｅｎ  ｆｏｕｎｄ  ｔｏ  ｂｅ  ｖａｌｉｄ）。
【０１２２】
より多くのバックボーン回転構造及びエネルギー消散を最大化するための二面形態の調査に最適化された構造を有するポリマー製剤が、増大した歪変形能力を示しうることを実験データ及びコンピュータシミュレーションの双方が示した。歪ポリマー樹脂をもたらしうる特徴は、剛性フェニル環を交互に入れ替えることと、分子が多くのねじり構成を調べられるようにする、エーテル基、メチレン基、イソプロピル基、又はスルホン基などのｓｐ３結合ハイブリダイゼーション中心を回転させることとを含む。他方で、Ｔａｃｔｉｘ１７７などのリンクしたｓｐ３中心を含む機能不全のエポキシは、剛性の自由回転構成の交換も同様に実行しなかった。フェニル環でのパラ置換ではなくメタ置換が、潜在的配座異性体の可能な数を増やすための手段として質的に見られた。
【０１２３】
ここで図１４を参照すると、張力クーポンに対する応力対歪挙動のグラフが例示的実施形態に従って図示されている。クーポンは各々、±１０度の配向を有する８プライのクーポンから成る。この例示的実施例では、繊維すべてが中間弾性であり、強度が高い。特に、クーポンのすべての繊維が、ＩＭ−７繊維である。
【０１２４】
図示されるように、グラフ１４００は、ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）で測定された応力１４０２と、インチ／インチで測定された歪１４０４とを含む。図示されたように、１４０６は、ＩＭ−７／Ｋ３Ｂで形成された試験クーポンである。図示されたように、１４０８は、ＩＭ−７／８５５２で形成された試験クーポンである。図示されたように、１４１０は、ＩＭ−７／５２５０−４で形成された試験クーポンである。図示されたように、１４１２は、ＩＭ−７／９７７−３で形成された試験クーポンである。１４０６のＫ３Ｂは、唯一の図示された高歪樹脂である。１４０８、１４１０、又は１４１２のどれも、高歪樹脂を含んでいない。グラフ１４００から理解できるように、１４０８は、０．００７ｉｎ／ｉｎの歪１４０４前に不具合を生じる。グラフ１４００から理解できるように、１４１０及び１４１２は、０．００７ｉｎ／ｉｎの歪１４０４で不具合を生じる。グラフ１４００から理解できるように、１４０６は、０．０１３ｉｎ／ｉｎの歪１４０４を通過して継続する。
【０１２５】
ＩＭ−７／Ｋ３Ｂで形成された試験クーポン１４０６は、他の試験クーポンより大きな強度を有している。この例示的実施例では、Ｋ３Ｂ樹脂は、樹脂を通してＩＭ−７繊維の間により有効な荷重伝達を提供しうる。結果は、増加した樹脂歪が、広域荷重を共有し、より高い破損荷重に到達するために複合体の能力を改善しうることを示している。
【０１２６】
ここで図１５を参照すると、張力クーポンに対する応力対歪挙動のグラフが例示的実施形態に従って図示されている。図示されるように、グラフ１５００は、ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）で測定された応力１５０２と、インチ／インチで測定された歪１５０４とを含む。図示されるように、１５０６は、ＩＭ−７／５２５０−４で形成された試験クーポンであり、１５０８は、Ｔ８００Ｈ／３９００−２で形成された試験クーポンであり、１５１０は、ＩＭ−７／９７７−３で形成された試験クーポンであり、１５１２は、Ｔ８００Ｓ／３９００−２で形成された試験クーポンであり、１５１４は、ＩＭ−７／８５５２で形成された試験クーポンである。図示されたように、１５１６は、ＩＭ−７／Ｋ３Ｂで形成された試験クーポンであり、１５１８は、ビスフェノール−Ａ及びビスフェノール−ＭエポキシのＡＰＢ１３３アミンとの混合物で形成された試験クーポンである。結果として、１５１６と１５１８だけが、高歪樹脂で形成された試験クーポンである。
【０１２７】
図１５から理解できるように、試験クーポン１５０６、試験クーポン１５０８、試験クーポン１５１０、試験クーポン１５１２、及び試験クーポン１５１４は、同様に作用する。試験クーポン１５０６、試験クーポン１５０８、試験クーポン１５１０、試験クーポン１５１２、及び試験クーポン１５１４の各々は、急激に上昇し、そのピークで不具合を生じる。試験クーポン１５０６、試験クーポン１５０８、試験クーポン１５１０、試験クーポン１５１２、又は試験クーポン１５１４のどれも、０．０１２ｉｎ／ｉｎの歪１５０４を通過して継続することはない。これに対し、試験クーポン１５１６及び試験クーポン１５１８の２つは、増加率を有している。第１の増加率は、約０．００８ｉｎ／ｉｎの歪１５０４まで見ることができる。第２の増加率は、約０．００８ｉｎ／ｉｎの歪１５０４後に発生し、少なくとも０．０２２ｉｎ／ｉｎの歪１５０４を通過して継続する。
【０１２８】
図１５から理解できるように、高歪樹脂により、複合体は、より高い歪に達することが可能になりうる。１つの理論では、約０．００８ｉｎ／ｉｎの歪１５０４後の試験クーポン１５１６及び試験クーポン１５１８の不具合は、主に樹脂の不具合により発生しうる。
【０１２９】
様々な例示的実施例では、繊維強化樹脂複合体は、ポリマー樹脂マトリクスと、ポリマー樹脂マトリクスの中に保持される強化繊維と、強化繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間の荷重伝達を改善するための強化繊維上のコーティングとを含む。コーティングは、ポリマー樹脂マトリクスの歪変形能力より大きい第１の歪変形能力を有する、第１のポリマー樹脂を含む。コーティングは、第１のポリマー樹脂の第１の層と、第２のポリマー樹脂の第２の層とを含み得、第１のポリマー樹脂の第１の歪変形能力が、第２のポリマー樹脂の第２の歪変形能力と異なり、第１の歪変形能力及び第２の歪変形能力が各々、ポリマー樹脂マトリクスの歪変形能力より大きい。繊維強化樹脂複合体は、強化繊維にバルクマトリクス樹脂を含浸し、バルクマトリクス樹脂からポリマー樹脂マトリクスを形成することによって形成されうる。強化繊維は、第１グループの繊維と第２グループの繊維とを含む少なくとも２つのグループの繊維を含みうる。第１グループの繊維の剛性は、第２グループの繊維の剛性と異なってもよい。第１グループの繊維の強度は、第２グループの繊維の強度と異なってもよい。
【０１３０】
種々の例示的実施例では、複合体が提供され、複合体の中の強化繊維が、複合体のポリマー樹脂マトリクスの歪変形能力と比較して、比較的高い歪変形能力を有するポリマー樹脂でコーティングされる。コーティングは、繊維の不連続性及び欠陥全域で樹脂繊維の荷重伝達を改善し、これによって複合体の機械的プロパティを改善する強化繊維を取り囲む、エネルギー散逸性の歪相関領域を形成しうる。ポリマー樹脂マトリクスの歪変形能力と比べて相対的に高い歪変形能力を有するポリマー樹脂で強化繊維をコーティングするプロセスは、強化繊維にポリマー樹脂マトリクスが形成されるバルクマトリクス樹脂を含浸する前に実行されてもよく、ゆえに現在市販されている強化繊維を既存のプリプレグ製作プロセスで用いることができるようになる。複合体の強化繊維に、ポリマー樹脂マトリクスの歪変形能力と比べて相対的に高い歪変形能力を有するポリマー樹脂のコーティングを提供することによって、複合体は、層間剥離の潜在的改善だけではなく、増大した強度及び／又は歪などの機械的性能の改善も有しうる。高歪樹脂でコーティングされた強化繊維を用いる複合体構造は、重量及びコストを低減しうる最適化された複合体設計をもたらしうる。
【０１３１】
更なる例示的実施例によれば、繊維強化樹脂複合体は、ポリマー樹脂マトリクスと、ポリマー樹脂マトリクスの中に保持された強化繊維と、樹脂マトリクスに対して高い歪変形能力を有する歪相関領域とを含む。歪相関領域は、強化繊維上の少なくとも第１のポリマー樹脂コーティングによって画定されうる。歪相関領域は、第１のポリマー樹脂コーティング上の第２のポリマー樹脂コーティングによって画定されうる。第１のポリマー樹脂コーティングは、高温樹脂でありうる。
【０１３２】
下記は、本開示による、非限定的な特定の例示的実施例である。
【０１３３】
第１の例示的実施例であって、繊維強化ポリマー樹脂を作る方法であって、コーティングされた繊維を形成するために強化繊維を第１のポリマー樹脂でコーティングすることと；コーティングされた繊維を第２のポリマー樹脂の中に埋め込むこととを含み、第１のポリマー樹脂の第１の歪変形能力が、第２のポリマー樹脂の第２の歪変形能力より大きい方法である例示的実施例。
【０１３４】
第２の例示的実施例であって、強化繊維の第１の係数が、第１のポリマー樹脂の第２の係数より高い、第１の例示的実施例に記載の方法である例示的実施例。
【０１３５】
第３の例示的実施例であって、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維、及びセラミック繊維から成るグループから強化繊維を選択することを更に含む、第１又は第２の例示的実施例に記載の方法である例示的実施例。
【０１３６】
第４の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂のコーティング上に第３のポリマー樹脂のコーティングを適用することを更に含み、第３のポリマー樹脂の第３の歪変形能力が、第１の歪変形能力及び第２の歪変形能力より大きい、第１から第３の例示的実施例の何れかに記載の方法である例示的実施例。
【０１３７】
第５の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクスを形成することと；ポリマー樹脂マトリクスを強化するための繊維を提供することと；ポリマー樹脂マトリクスの中に繊維を埋め込むことと；繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間の荷重伝達を改善するために、繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間に歪相関領域を形成することとを含む、繊維強化ポリマー複合体を作るための方法である例示的実施例。
【０１３８】
第６の例示的実施例であって、歪相関領域を形成することが、ポリマー樹脂マトリクスのプロパティと異なる少なくとも１つのプロパティを有するポリマー歪樹脂で繊維をコーティングすることを含む、第５の例示的実施例に記載の方法である例示的実施例。
【０１３９】
第７の例示的実施例であって、少なくとも１つのプロパティが、流体抵抗、増加係数、高温性能、加工性、及び取扱プロパティから成るグループから選択される、第５又は第６の例示的実施例に記載の方法である例示的実施例。
【０１４０】
第８の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクスの中に繊維を埋め込むことが、繊維をポリマー樹脂マトリクスに繊維を含浸することと、ポリマー樹脂マトリクスを硬化させることとを含む、第５から第７の例示的実施例の何れかに記載の方法である例示的実施例。
【０１４１】
第９の例示的実施例であって、繊維を提供することが、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維、及びセラミック繊維から成るグループから繊維を選択することを含む、第５から第８の例示的実施例の何れかに記載の方法である例示的実施例。
【０１４２】
第１０の例示的実施例であって、樹脂マトリクスを強化するための繊維を提供することが、第１のグループの繊維と第２のグループの繊維とを提供することを含み、第１のグループの繊維の第１の係数が第２のグループの繊維の第２の係数と異なり；繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間に歪相関領域を形成することが、第１のポリマー樹脂で第１のグループの繊維をコーティングすることと、第２のポリマー樹脂で第２のグループの繊維をコーティングすることとを含み、第１のポリマー樹脂の第１の歪変形能力及び第２のポリマー樹脂の第２の歪変形能力の各々が、ポリマー樹脂マトリクスの第３の歪変形能力より高い、第５から第９の例示的実施形態の何れかに記載の方法である例示的実施例。
【０１４３】
第１１の例示的実施例であって、関領域を形成することが、ポリマー樹脂マトリクスの第２の歪変形能力より大きい第１の歪変形能力を有するポリマー歪樹脂で繊維をコーティングすることを含み、繊維をポリマー樹脂マトリクスの中に埋め込むことが、繊維プリフォーム１０２７を形成するためにコーティングされた繊維を使用することと、繊維プリフォーム１０２７にポリマー樹脂マトリクスを注入することとを含む、第５から第１０の例示的実施例の何れかに記載の方法である例示的実施例。
【０１４４】
第１２の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクスと；マトリクスの中に保持された強化繊維と；繊維とマトリクスとの間の荷重伝達を改善するための繊維上のコーティングとを含む、改善された歪変形能力を有する繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１４５】
第１３の例示的実施例であって、コーティングが、樹脂マトリクスよりも大きい歪変形能力を有するポリマー樹脂を含む、第１２の例示的実施例に記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１４６】
第１４の例示的実施例であって、コーティングが、樹脂マトリクスの歪変形能力より大きい異なった歪変形能力を各々が有するポリマー樹脂の第１及び第２の層を含む、第１２又は第１３の例示的実施例に記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１４７】
第１５の例示的実施例であって、繊維がマトリクス樹脂に含浸される、第１２から第１４の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１４８】
第１６の例示的実施例であって、繊維が、異なる剛性又は強度をそれぞれ有する少なくとも２つのグループの繊維を含む、第１２から第１５の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１４９】
第１７の例示的実施例であって、繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維、及びセラミック繊維から成るグループから選択される、第１２から第１６の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１５０】
第１８の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクス；マトリクスの中に保持された強化繊維；及び樹脂マトリクスの歪変形能力に対して高い歪変形能力を有する繊維を取り囲む相関領域を含む、繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１５１】
第１９の例示的実施例であって、相関領域が、繊維上の少なくとも第１のポリマー樹脂コーティングによって画定される、第１８の例示的実施例に記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１５２】
第２０の例示的実施例であって、相関領域が、第１のポリマー樹脂コーティング上の第２のポリマー樹脂コーティングによって画定される、第１８又は第１９の例示的実施例に記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１５３】
第２１の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂コーティングが高温樹脂である、第１８から第２０の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１５４】
第２２の例示的実施例であって、各々が、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維、及びセラミック繊維から成るグループから選択される、第１のグループの強化繊維と第２のグループの強化繊維とを提供することと；第１のグループの強化繊維の中の各強化繊維上に第１の歪変形能力を有する第１のポリマー樹脂の少なくとも１つのコーティングを適用することと、第２のグループの強化繊維の中の各強化繊維の上に第２の歪変形能力を有する第２のポリマー樹脂の少なくとも１つのコーティングを適用することとによって、コーティングされた繊維を形成することであって、第１のポリマー樹脂が、第２のポリマー樹脂のプロパティと異なる一又は複数のプロパティを有する、形成することと；コーティングされた繊維に、第１の歪変形能力及び第２の歪変形能力の各々より少ない第３の歪変形能力を有する第３のポリマー樹脂を含浸することによって、含浸されコーティングされた繊維を形成することと；含浸されコーティングされた繊維が内部に埋め込まれた実質的に均質の樹脂マトリクスを形成するために、含浸されコーティングされた繊維を硬化させることであって、相関領域が、第１及び第２のグループの強化繊維の強化繊維と実質的に均質の樹脂マトリクスとの間に存在し、第１及び第２のグループの強化繊維の強化繊維と実質的に均質の樹脂マトリクスとの間で荷重伝達を改善する、硬化させることとを含む、改善された強度を示す繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１５５】
第２３の例示的実施例であって、それぞれ異なる繊維特性を有する少なくとも２つのグループの強化繊維であって、各グループが、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維及びセラミック繊維の１つを含む、少なくとも２つのグループの強化繊維と；第１のグループの繊維上での第１のポリマー樹脂のコーティングと；第２のグループの繊維上での第２のポリマー樹脂のコーティングと；第１及び第２のグループの繊維を保持し、第１及び第２のポリマー樹脂より少ない歪変形能力を有するポリマー樹脂マトリクスであって、繊維のコーティングが繊維とマトリクスとの間の荷重伝達を改善するための相関領域を形成する、ポリマー樹脂マトリクスとを含む、繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１５６】
第２４の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクスと；およそ０．２５以上の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する第１のポリマー樹脂でコーティングされ、ポリマー樹脂マトリクスの中に配置された複数の繊維とを含み、第１のポリマー樹脂の歪変形能力が、ポリマー樹脂マトリクスの歪変形能力より大きい、繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１５７】
第２５の例示的実施例であって、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪がおよそ０．３０以上である、第２４の例示的実施例に記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１５８】
第２６の例示的実施例であって、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪がおよそ０．４０以上である、第２４又は第２５の例示的実施例に記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１５９】
第２７の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクスが、およそ０．２５を下回る第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する、第２４から第２６の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１６０】
第２８の例示的実施例であって、第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、およそ０．１８からおよそ０．２４までの範囲にある、第２４から第２７の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１６１】
第２９の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクスが、エポキシ及びアミンモノマーを含む硬化したエポキシ樹脂を含む、第２４から第２８の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１６２】
第３０の例示的実施例であって、エポキシが、ビスフェノールＡエポキシ樹脂又はビスフェノールＦエポキシ樹脂のうちの少なくとも１つを含み、アミンモノマーが、ジアミノジフェニルスルホンモノマーである、第２５から第２９の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１６３】
第３１の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂が、下記のグループ：（Ａ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；（Ｂ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ３，３'  ジアミノ  ジフェニルスルホン；（Ｃ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）  ベンゼン；（Ｄ）ジグリシジル  α，  α'−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；（Ｅ）１，３  ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン  及び  ビスフェノール−Ａ物質のジグリシジルエーテル；  （Ｆ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び  ３，３'  ジアミノジフェニルスルホン；又は（Ｇ）１，３  ビス（３−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン及びビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテルのうちの少なくとも１つを含む、第２５から第３０の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１６４】
第３２の例示的実施例であって、複数の繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維、及びセラミック繊維の少なくとも１つを含む、第２５から第３１の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１６５】
第３３の例示的実施例であって、複数の繊維が、およそ３３ｍｓｉからおよそ３６ｍｓｉの範囲の第１の弾性係数を有する第１の繊維、およそ４０ｍｓｉからおよそ４５ｍｓｉの範囲の第２の弾性係数を有する第２の繊維、又はおよそ４５ｍｓｉ以上の第３の弾性係数を有する第３の繊維のうちの少なくとも１つを含む、第２５から第３２の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１６６】
第３４の例示的実施例であって、複数の繊維が、第１の繊維及び第３の繊維を含む、第２５から第３３の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１６７】
第３５の例示的実施例であって、複数の繊維が、第２の繊維及び第３の繊維を含む、第２５から第３４の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１６８】
第３６の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂でコーティングされた複数の繊維が、ポリマー樹脂マトリクスが含浸された繊維プリフォーム１０２７である、第２５から第３５の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１６９】
第３７の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクスに関するプロパティの値が、第１の歪ポリマー樹脂に関するプロパティの値より大きく、プロパティは、弾性係数、ガラス移転温度、流体抵抗、又は適度粘着時間（ｔａｃｋ  ｌｉｆｅ）を含む、第２５から第３６の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１７０】
第３８の例示的実施例であって、繊維強化樹脂に関するプロパティの値が、第１のポリマー樹脂に関するプロパティの値より大きく、かつポリマー樹脂マトリクスに関する値以下である、第２５から第３７の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１７１】
第３９の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂を含む第１の層と第２のポリマー樹脂を含む第２の層とを有する歪樹脂コーティングを更に含み、第２の層が第１の層を覆い、第１の層が複数の繊維と第２の層との間に配置され、第２のポリマー樹脂がおよそ０．２５以上の第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する、第２５から第３８の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１７２】
第４０の例示的実施例であって、第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪及び第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい、第２５から第３９の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１７３】
繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間に配置された相関領域を更に含み、相関領域が第１のポリマー樹脂を含む、第２５から第４０の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である、第４１の例示的実施例。
【０１７４】
第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有するポリマー樹脂マトリクスと；ポリマー樹脂マトリクスの中に配置された繊維と；第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する繊維を取り囲む相関領域とを含み、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する比率が、およそ１．０４以上である、繊維強化樹脂複合体である、第４２の例示的実施例。
【０１７５】
第４３の例示的実施例であって、相関領域が、繊維上の少なくとも第１のポリマー樹脂コーティングによって画定される、第４２の例示的実施例に記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１７６】
第４４の例示的実施例であって、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する比率が、およそ１．２５以上である、第４２又は第４３の例示的実施例に記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１７７】
第４５の例示的実施例であって、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する比率が、およそ１．６３以上である、第４２から第４４の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体である例示的実施例。
【０１７８】
第４６の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂でコーティングされた繊維をポリマー樹脂マトリクスの中に埋め込むことを含み、硬化状態の第１のポリマー樹脂の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、およそ０．２５以上である、繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１７９】
第４７の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂でコーティングされた繊維を形成することを更に含み、第１のポリマー樹脂でコーティングされた繊維を形成することが、第１のポリマー樹脂で繊維をコーティングすることを含む、第４６の例示的実施例に記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１８０】
第４８の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクスに関するプロパティの値が、第１の歪ポリマー樹脂に関するプロパティの値より大きく、プロパティは、弾性係数、ガラス移転温度、流体抵抗、又は適度粘着時間（ｔａｃｋ  ｌｉｆｅ）を含む、第４６又は第４７の例示的実施例に記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１８１】
第４９の例示的実施例であって、繊維強化樹脂に関するプロパティの値が、第１のポリマー樹脂に関するプロパティの値より大きく、かつポリマー樹脂マトリクスに関する値以下である、第４６から第４８の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１８２】
第５０の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクスが、およそ０．１８からおよそ０．２４までの範囲の第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪１０２５を有する、第４６から第４９の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１８３】
第５１の例示的実施例であって、硬化状態の第１のポリマー樹脂の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、およそ０．３０以上である、第４６から第５０の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１８４】
第５２の例示的実施例であって、硬化状態の第１のポリマー樹脂の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、およそ０．４０以上である、第４６から第５１の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１８５】
第５３の例示的実施例であって、第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた繊維を、第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する第２の歪ポリマー樹脂でコーティングすることであって、第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪及び第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい、コーティングすることを更に含む、第４６から第５２の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１８６】
第５４の例示的実施例であって、繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間に歪相関領域を形成することを更に含む、第４６から第５３の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１８７】
第５５の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂でコーティングされた繊維をポリマー樹脂マトリクスの中に埋め込むことが、第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた繊維に未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を含浸することと、第１のポリマー樹脂及び未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を硬化させることであって、硬化させることが、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料からポリマー樹脂マトリクスを形成する、硬化させることとを含む、第４６から第５４の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１８８】
第５６の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂及び未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を硬化させることが、歪相関領域を形成し、歪相関領域を形成することが、第１のポリマー樹脂を繊維、未硬化のマトリクス材料、又はポリマー樹脂マトリクスのうちの少なくとも１つの化学官能基と反応させることを含む、第４６から第５５の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１８９】
第５７の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂でコーティングされた繊維を含む繊維プリフォーム１０２７を形成することを更に含み、第１のポリマー樹脂でコーティングされた繊維に未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を含浸することが、繊維プリフォーム１０２７に未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を含浸することを含む、第４６から第５６の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１９０】
第５８の例示的実施例であって、ポリマー樹脂マトリクスを形成することが、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を硬化剤と反応させることを含む、第４６から第５７の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１９１】
第５９の例示的実施例であって、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料が、ビスフェノールＡエポキシ樹脂又はビスフェノールＦエポキシ樹脂の少なくとも１つを含み、硬化剤がジアミノジフェニルスルホンを含む、第４６から第５８の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１９２】
第６０の例示的実施例であって、第１のポリマー樹脂が、下記のグループ：（Ａ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；（Ｂ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ３，３'  ジアミノ  ジフェニルスルホン；（Ｃ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）  ベンゼン；（Ｄ）ジグリシジル  α，  α'−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；（Ｅ）  １，３  ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン  及び  ビスフェノール−Ａ物質のジグリシジルエーテル；（Ｆ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び  ３，３'  ジアミノジフェニルスルホン；又は（Ｇ）  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン及びビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテルのうちの少なくとも１つを含む、第４６から第５９の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１９３】
第６１の例示的実施例であって、繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維、又はセラミック繊維の少なくとも１つを含む、第４６から第６０の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１９４】
第６２の例示的実施例であって、繊維が、およそ３３ｍｓｉからおよそ３６ｍｓｉの範囲の第１の弾性係数を有する第１の繊維、およそ４０ｍｓｉからおよそ４５ｍｓｉの範囲の第２の弾性係数を有する第２の繊維、又はおよそ４５ｍｓｉ以上の第３の弾性係数を有する第３の繊維のうちの少なくとも１つを含む、第４６から第６１の例示的実施例の何れかに記載の繊維強化樹脂複合体を作る方法である例示的実施例。
【０１９５】
更に、本発明は下記の条項による実施形態を含む。
条項１．  繊維強化樹脂複合体であって、
第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有するポリマー樹脂マトリクスと、
およそ０．２５からおよそ０．４５の範囲の第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされ、ポリマー樹脂マトリクスの中に配置された複数の繊維であって、第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい、複数の繊維と
を含む繊維強化樹脂複合体。
条項２．  第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、およそ０．３０からおよそ０．４５の範囲にある、条項１に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項３．  第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、およそ０．４０からおよそ０．４５の範囲にある、条項２に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項４．  第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、およそ０．１８からおよそ０．２４の範囲にある、条項１に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項５．  第１の歪ポリマー樹脂が以下のグループ：
（Ａ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；
（Ｂ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ３，３'  ジアミノ  ジフェニルスルホン；
（Ｃ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）  ベンゼン；
（Ｄ）ジグリシジル  α，  α'−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；
（Ｅ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル    及び  １，３  ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン；
（Ｆ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び  ３，３'  ジアミノジフェニルスルホン；又は
（Ｇ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン
のうちの少なくとも１つを含む、条項１に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項６．  複数の繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維、又はセラミック繊維のうちの少なくとも１つを含む、条項１に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項７．  複数の繊維が、およそ３３ｍｓｉからおよそ３６ｍｓｉの範囲の第１の弾性係数を有する低弾性繊維、およそ４０ｍｓｉからおよそ４５ｍｓｉの範囲の第２の弾性係数を有する中間弾性繊維、又はおよそ４５ｍｓｉからおよそ８５ｍｓｉの範囲の第３の弾性係数を有する高弾性繊維のうちの少なくとも１つを含む、条項１に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項８．  ポリマー樹脂マトリクスに関するプロパティの値が、第１の歪ポリマー樹脂に関するプロパティの値より大きく、かつプロパティは、弾性係数、ガラス移転温度、流体抵抗、又は適度粘着時間（ｔａｃｋ  ｌｉｆｅ）のうちの少なくとも１つを含む、条項１に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項９．  第１の歪ポリマー樹脂を含む第１の層と、第２の歪ポリマー樹脂を含む第２の層とを有する歪樹脂コーティングを更に含み、第２の層が第１の層を覆い、第２の歪ポリマー樹脂が、およそ０．２５からおよそ０．４５の範囲の第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する、条項１に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項１０．  第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪及び第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい、条項９に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項１１．  複数の繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間に配置された歪相関領域を更に含み、歪相関領域が第１の歪ポリマー樹脂を含む、条項１に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項１２．  繊維強化樹脂複合体であって、
第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有するポリマー樹脂マトリクスと、
ポリマー樹脂マトリクスの中に配置された複数の繊維と、
第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する複数の繊維を取り囲む歪相関領域と
を含み、
第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する比率が、およそ１．０４以上である、繊維強化樹脂複合体。
条項１３．
第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪に対する比率が、およそ１．２５以上である、条項１２に記載の繊維強化樹脂複合体。
条項１４．  繊維強化樹脂複合体を作る方法であって、
第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた複数の繊維をポリマー樹脂マトリクスの中に埋め込むことであって、硬化状態の第１の歪ポリマー樹脂の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、およそ０．２５からおよそ０．４５の範囲にあり、ポリマー樹脂マトリクスの第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より小さい、埋め込むこと
を含む方法。
条項１５．  硬化状態の第１の歪ポリマー樹脂の第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、およそ０．３０からおよそ０．４５の範囲にある、条項１４に記載の方法。
条項１６．  ポリマー樹脂マトリクスに関するプロパティの値が、第１の歪ポリマー樹脂に関するプロパティの値より大きく、かつプロパティは、弾性係数、ガラス移転温度、流体抵抗、又は適度粘着時間（ｔａｃｋ  ｌｉｆｅ）のうちの少なくとも１つを含む、条項１４に記載の方法。
条項１７．  第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた複数の繊維を、第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪を有する第２の歪ポリマー樹脂でコーティングすることであって、第３のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪が、第１のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪及び第２のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ歪より大きい、コーティングすること
を更に含む、条項１４に記載の方法。
条項１８．  複数の繊維とポリマー樹脂マトリクスとの間に歪相関領域を形成すること
を更に含む、条項１４に記載の方法。
条項１９．  第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた複数の繊維をポリマー樹脂マトリクスの中に埋め込むことが、
第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた複数の繊維に未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を含浸することと、
第１の歪ポリマー樹脂及び未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を硬化させることであって、硬化させることが、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料からポリマー樹脂マトリクスを形成する、硬化させることと
を含む、条項１４に記載の方法。
条項２０．  第１の歪ポリマー樹脂及び未硬化の樹脂を含むマトリクス材料が、歪相関領域を形成し、歪相関領域を形成することが、第１の歪ポリマー樹脂を、複数の繊維又は未硬化の樹脂を含むマトリクス材料のうちの少なくとも１つの化学官能基と反応させることを含む、条項１９に記載の方法。
条項２１．  第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた複数の繊維を含む繊維プリフォームを形成すること
を更に含み、第１の歪ポリマー樹脂でコーティングされた複数の繊維に未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を含浸することが、繊維プリフォームに未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を含浸することを含む、条項１９に記載の方法。
条項２２．  ポリマー樹脂マトリクスを形成することが、未硬化の樹脂を含むマトリクス材料を硬化剤と反応させることを含む、条項１９に記載の方法。
条項２３．  第１の歪ポリマー樹脂が以下のグループ：
（Ａ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；
（Ｂ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  ３，３'  ジアミノ  ジフェニルスルホン；
（Ｃ）ビスフェノールＦ系  ３官能  ノボラックエポキシ樹脂  及び  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）  ベンゼン；
（Ｄ）ジグリシジル  α，  α'−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン  及び  ４，４'  ビス（３−アミノフェノキシ）  ジフェニルスルホン；
（Ｅ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び  １，３  ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン；
（Ｆ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び  ３，３'  ジアミノジフェニルスルホン；又は
（Ｇ）ビスフェノール−Ａのジグリシジル  エーテル  及び  １，３  ビス（３−アミノフェノキシ）−２，２  ジメチルプロパン
のうちの少なくとも１つを含む、条項１４に記載の方法。
【０１９６】
上述の様々な例示的実施形態の説明は、例示及び説明を目的とするものであり、網羅的な説明であること、又はこれらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多くの修正例及び変形例が明らかだろう。更に、異なる例示的実施形態は、他の例示的実施形態と比較して、異なる特徴を提供しうる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の適用を最もよく説明するため、及び、他の当業者に対して、想定される特定の用途に適する様々な修正例を伴う様々な実施形態の開示内容の理解を促すために、選ばれ且つ記述されている。
【図１】
0006581114.tif 000007
【図２】
0006581114.tif 000008
【図３】
0006581114.tif 000009
【図４】
0006581114.tif 000010
【図５】
0006581114.tif 000011
【図６】
0006581114.tif 000012
【図７】
0006581114.tif 000013
【図８】
0006581114.tif 000014
【図９】
0006581114.tif 000015
【図１０】
0006581114.tif 000016
【図１１】
0006581114.tif 000017
【図１２】
0006581114.tif 000018
【図１３】
0006581114.tif 000019
【図１４】
0006581114.tif 000020
【図１５】
0006581114.tif 000021