(57)【要約】本開示は、ポリマー含有複合材料、およびそのような材料から複合部品を形成するための異常に低圧の圧密方法に関する。より具体的には、例えば、本開示は、実質的にボイドのない複合部品を提供すための、わずか１バール（０．１ＭＰａ）の圧力を使用する（または真空下に保持される圧密に作用する大気圧を使用する）低圧圧密方法における特定の「ＰＥＥＫ−ＰＥＤＥＫ」コポリマーの使用に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合部品を形成するためのプロセスであって、
式（Ｉ）の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （Ｉ）
および式（ＩＩ）の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （ＩＩ）
（式中、Ｐｈが、フェニレン部分を表し、ＩＳＯ１１４４３：２０１４で定義されているような標準的な方法で測定されたポリマー材料のせん断粘度ＳＶが、４００℃、せん断速度１０００秒−１で約１００Ｐａ．ｓ〜約２００Ｐａ．ｓの範囲にある）を有するポリマー材料と、
事前に含浸されたテープを形成するために、前記ポリマー材料の粒子の分散液に沈められる一方向繊維と、を含む複合材料を選択することと、その後、
前記事前に含浸されたテープを、事前に含浸されたテープの複数の層を含むラミネートに配置して、キット化されたスタックを形成することと、
前記キット化されたスタックを、少なくとも３０５℃の圧密温度で少なくとも１５分間、１０バール（１ＭＰａ）未満の圧密圧力で加熱することと、を含む、プロセス。
【請求項２】
前記キット化されたスタックを少なくとも３４０℃の圧密温度で加熱することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記圧密圧力が、大気圧〜８バール（０．８ＭＰａ）であり、より好ましくは、前記圧密圧力が、５バール（０．５ＭＰａ）未満または３バール（０．３ＭＰａ）未満、または約１バール（０．１ＭＰａ）である、請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記キット化されたスタックが、柔軟な膜内で真空下に保持され、大気圧で前記スタックを圧密させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記プロセスが、ハンドレイアップを使用して前記事前に含浸されたテープを配置することをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記プロセスが、自動繊維配置を使用して前記事前に含浸されたテープを配置することをさらに含む、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記プロセスが、前記部品のその場での圧密をさらに含む、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
事前に含浸されたテープの前記複数の層が、後続の層の前記事前に含浸されたテープの方向が前の層の前記事前に含浸されたテープの方向に対して４５度に配置されるように配置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記配置ステップにおいて、事前に含浸されたテープの後続の層が、前の層にスポット溶接される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記加熱ステップが、前記層を一緒に留めるために熱鉄を使用して実行される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記プロセスが、前記キット化されたスタック内に少なくとも１つの機能層を配置することをさらに含み、前記少なくとも１つの機能層が、電気的絶縁層、装飾層などの美的層、およびＵＶ保護層から選択される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
複合部品であって、式（Ｉ）の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （Ｉ）
および式（ＩＩ）の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （ＩＩ）
（式中、Ｐｈが、フェニレン部分を表し、ＩＳＯ１１４４３：２０１４で定義されているような標準的な方法で測定されたポリマー材料のせん断粘度ＳＶが、４００℃、せん断速度１０００秒−１で約１００Ｐａ．ｓ〜約２００Ｐａ．ｓの範囲にある）を有するポリマー材料と、
一方向繊維と、を含み、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプロセスを使用して形成される、複合部品。
【請求項１３】
複合材料の使用であって、前記複合材料が、式（Ｉ）の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （Ｉ）
および式（ＩＩ）の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （ＩＩ）
（式中、Ｐｈが、フェニレン部分を表し、ＩＳＯ１１４４３：２０１４で定義されているような標準的な方法で測定されたポリマー材料のせん断粘度ＳＶが、４００℃、せん断速度１０００秒−１で約１００Ｐａ．ｓ〜約２００Ｐａ．ｓの範囲にある）を有するポリマー材料と、
一方向繊維と、を含む、
低圧プレス圧密のプロセスまたは低圧オーブン圧密のプロセスまたはその場での圧密のプロセスでの、複合材料の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー含有複合材料、およびそのような材料から複合部品を形成するための異常に低圧の圧密方法に関する。より具体的には、例えば、本発明は、実質的にボイドのない複合部品を提供するための、わずか１バール（０．１ＭＰａ）の圧力を使用する（または真空下に保持される圧密に作用する大気圧を使用する）低圧圧密方法における特定の「ＰＥＥＫ−ＰＥＤＥＫ」コポリマーの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空宇宙複合材料の世界は、熱硬化性樹脂に基づく陣営および熱可塑性樹脂に基づく陣営の２つの陣営に存在すると見なすことができる。熱硬化性樹脂は、１９６０年代に有利なスタートを切ったが、両方のポリマー化学物質は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）として知られる熱可塑性ポリマーがＩｍｐｅｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（ＩＣＩ）によって開発された１９８０年代初頭から業界で市販されている。両方のポリマーシステムは、一般に、同等の機械的特性を有し（熱可塑性プラスチックは、一般に、より強靭である）、両方とも、製造および加工の長所／短所を相互に提示する。１９９０年代、熱硬化性樹脂は、層が滑ることなく積み重ねることができる粘着性のある表面を備えているため、主にコストおよび部品製造の容易さに基に、重要な航空宇宙民間航空機開発プロジェクトの開発中に勝ち抜いた。熱硬化性樹脂は、レイアップを補助するためにより柔らかく、より適合性があると見なされ、その低コストは、当時の航空機製造の経済性にとって魅力的であった。
【０００３】
現在、「新時代」では、状況は変化しており、ミッドマーケットのシングルアイル航空機の製造率に重点が置かれ、メーカーは、月間生産量を大幅に増やすことを目指している。一部の航空機メーカーは、２０１９年に新しい航空機の製造率を月に５７機と見積もり、他の航空機メーカーは、同じ時間枠で月に６０機の新しい航空機を生産しようとしている。一部分において、これは、いくつかの熱可塑性の事前に含浸された材料（つまり、「プリプレグ」）に適した自動テープ敷設（ＡＴＬ）および自動繊維配置（ＡＦＰ）の開発によって促進されている。これらの材料への関心は、「脱オートクレーブ」処理、ホットスタンピング、およびハイブリッドオーバーモールドの開発によってさらに高まっている。そのようなプロセスは、製造業者が部品をより迅速かつ経済的に作製するのに役立ち、部品を収容するための多数の高価なオートクレーブおよび工場を必要としない。この分野での熱可塑性複合体の見通しは、現在改善されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
航空機製造業者の目的を実現するためには、製造のスピードを上げることができる新しいプリプレグの開発を試みる必要がある。さらに、歴史的に金属で作製されてきた部品に熱可塑性プリプレグを使用すると、航空機の軽量化につながる可能性があり、次に、環境上のメリットにつながる可能性がある。圧密された部品の改善された性能を提供するために、良好な機械的特性を提供しながら、異なる密圧方法での使用に好適な複合材料および部品を作製するための改善された複合材料およびプロセスの必要性が高まっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様では、複合部品を形成するためのプロセスが提供され、このプロセスは、
式（Ｉ）の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （Ｉ）
および式（ＩＩ）の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （ＩＩ）
（式中、Ｐｈが、フェニレン部分を表し、ＩＳＯ１１４４３：２０１４で定義されているような標準的な方法で測定されたポリマー材料のせん断粘度ＳＶが、４００℃、せん断速度１０００秒−１で約１００Ｐａ．ｓ〜約２００Ｐａ．ｓの範囲にある）を有するポリマー材料と、事前に含浸されたテープを形成するために、ポリマー材料の粒子の分散液に沈められる一方向繊維と、を含む複合材料を選択することと、
事前に含浸されたテープを、事前に含浸されたテープの複数の層を含むラミネートに配置して、キット化されたスタックを形成することと、
キット化されたスタックを、少なくとも３０５℃の圧密温度で少なくとも１５分間、１０バール（１ＭＰａ）未満の圧密圧力で加熱することと、を含む。
【０００６】
任意選択で、圧密温度は、少なくとも３４０℃である。
任意選択で、圧密圧力は、大気圧〜８バール（０．８ＭＰａ）であり、より好ましくは、圧密圧力は、５バール（０．５ＭＰａ）未満または３バール（０．３ＭＰａ）未満、または約１バール（０．１ＭＰａ）である。
【０００７】
任意選択で、キット化されたスタックは、柔軟な膜内で真空下にあり、大気圧でスタックを圧密することができる。
任意選択で、プロセスは、ハンドレイアップを使用して事前に含浸されたテープを配置することをさらに含み得る。スポット溶接を使用して、配置ステップ中に個々のテープを一時的に所定の位置に固定することができる。
【０００８】
任意選択で、プロセスは、自動繊維配置を使用して事前に含浸されたテープを配置することをさらに含み得る。
任意選択で、事前に含浸されたテープの複数の層は、後続の層の事前に含浸されたテープの方向が前の層の事前に含浸されたテープの方向に対して４５度に配置されるように配置され得る。テープは、テープの主方向が後続の層間で９０°オフセットされるように、＋４５／−４５を含むいくつかの異なる配置で敷設することができる。あるいは、後続の層は、＋４５°／０°／−４５°／９０°の配置で、または代わりに、中央平面に関して対称であり、バランスの取れた、０°、９０°、＋４５°、および−４５°の組み合わせで敷設することができる、あるいは、レイアップは、６０°、１２０°、２４０°などの他のプライ角度に基づく他のレイアップを含むことができる。
【０００９】
任意選択で、キット化されたスタックは、各層が敷設された後にスポット溶接されて、後続の各層がスタック内の前の層に固定される。
任意選択で、加熱ステップは、層を一緒に留めるために熱鉄を使用して実行される。
【００１０】
驚くべきことに、上記のプロセスを使用して形成された複合部品は、一般に圧密するためにより高い圧力を必要とする従来の熱可塑性複合体（＞１０バール（１ＭＰａ）の加えられた圧力）と比較して、低圧（例えば、１バール（０．１ＭＰａ）の加えられた圧力）の圧密（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）方法を使用して処理された場合でも優れた機械的特性を提供することが見出されている。本発明の方法は、圧密が、適用された真空中で行われる場合、例えば、最大１バール（０．１ＭＰａ）の加えられた圧力が、通常の大気圧から生じ、真空バッグをプレスする、真空下でバッグ内で圧密する場合に機能することさえ見出されている。本発明の１つの利点は、本明細書に記載の複合材料が、他のポリアリールエーテルケトンポリマー（ＰＡＥＫ）を使用して作製された複合材料と比較して、驚くほどはるかに低いレベルの望ましくないボイドを有することである。複合部品のボイドは、機械的故障を引き起こすことが知られており、したがって、複合材料のボイドを減らす技術的改善を開発することは、利点である。
【００１１】
上記のプロセスに続いて、本発明による複合材料は、そのような処理条件下で非常に低いボイド含有量を示し、圧密された複合体の１体積％を著しく下回り、しばしばＡＳＴＭ  Ｄ３１７１方法１Ｂ−１５またはＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ１１８３−１Ａ，２０１３−０４などの標準的な方法を使用した検出限界を下回る。
【００１２】
第２の態様では、複合部品が開示されており、複合部品は、式（Ｉ）の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （Ｉ）
および式の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （ＩＩ）
（式中、Ｐｈが、フェニレン部分を表し、ＩＳＯ１１４４３：２０１４で定義されているような標準的な方法で測定されたポリマー材料のせん断粘度ＳＶが、４００℃、せん断速度１０００秒−１で約１００Ｐａ．ｓ〜約２００Ｐａ．ｓの範囲にある）を有するポリマー材料と、
一方向繊維と、を含む。
【００１３】
驚くべきことに、本発明の複合部品は、複合材料を手で敷設することによって、または自動繊維配置（ＡＦＰ）のいずれかによって処理することができ、プレスまたはオーブン圧密によって処理して、本質的にボイドのない完全に圧密されたラミネートを形成できることが見出されている。その場での圧密も可能であり、従来技術のプロセスに比べて一定の利点がある。
【００１４】
さらに、キット化された事前に含浸されたスタックは、低圧プレスまたは真空下のオーブンのいずれかで圧縮成形して、より高い圧力で処理されている従来のラミネートと実質的に同等の物理的および機械的特性を有する圧縮ラミネートを作成できることが見出されている。
【００１５】
本発明のさらなる態様では、低圧プレス圧密のプロセスまたはオーブン圧密のプロセスにおいて、本発明の第２の態様による複合材料の使用が提供される。本発明の第２の態様はまた、その場での圧密プロセスにおいても形成することができる。
【００１６】
驚くべきことに、低圧プレス圧密またはオーブン圧密を使用して複合部品を形成するために第１の態様に記載されるような複合材料を使用すると、複合部品が複合体の構造内にボイドを含まないため、優れた機械的特性を有する複合部品が得られることが見出されている。これらの一貫した密度の部品は、部品内のボイドが機械的弱点を引き起こす複合部品の従来技術の例にしばしば見られる弱点および故障点のない優れた機械的特性を提供する。
【００１７】
以下の特徴および説明は、ポリマー材料に適用可能である。
本明細書および他の場所では、「ＰＥＥＫ」および「ＰＥＥＫ−ＰＥＤＥＫ」という用語は、それぞれポリマーおよびコポリマーを指すために使用される。上記のように、ＰＥＥＫは、ポリエーテルエーテルケトンの便利な省略形であり、次に、ポリマー鎖を構成するモノマー単位の言及されていないフェニレン基の間にある官能基（すなわち、エーテル、エーテル、ケトン）を説明するための便利な省略形である。同様に、「ＰＥＥＫ−ＰＥＤＥＫ」は、ポリマー内に含有される２つの異なるタイプのモノマー単位があることを示し、つまり、それは、コポリマーである。「ＰＥＤＥＫ」は、「ポリエーテルジフェニルエーテルケトン」という略語を表し、ここでも、フェニレン単位は、言及されていないが、「ポリエーテルジフェニルエーテルケトン」の略記の終わりに言及されるエーテル官能基とケトン官能基との間に存在すると想定される。
【００１８】
好ましくは、繰り返し単位（Ｉ）および（ＩＩ）は、６５：３５〜９５：５、例えば、７５：２５の相対モル比（Ｉ）：（ＩＩ）である。
好ましくは、ポリマー材料では、ｌｏｇ１０（Ｘ％）＞１．５０−０．２６ＭＶの関係が適用され、
式中、
Ｘ％が、ＷＯ２０１４２０７４５８Ａ１（本明細書に組み込まれる）の実施例３１に記載されるように測定された結晶化度％を指し、
ＭＶが、ＷＯ２０１４２０７４５８Ａ１に記載されるように、円形断面のタングステンカーバイドダイ、０．５ｍｍ（キャピラリー直径）×３．１７５ｍｍ（キャピラリー長さ）を使用して、３４０℃、せん断速度１０００秒−１で動作するキャピラリーレオメトリーを使用して測定された溶融粘度を指す。ＭＶ測定は、ポリマーが完全に溶融してから５分後に行われ、溶解には、ポリマーがレオメーターのバレルに装填されてから５分かかる。
【００１９】
各繰り返し単位のフェニレン部分（Ｐｈ）は、それらが結合している原子への１，４−（すなわち、パラ）結合または１，３−（すなわち、メタ）結合を独立して有することができる。フェニレン部分が１，３−結合を含む場合、その部分は、ポリマーの非晶相にあるであろう。結晶相は、１，４−結合を有するフェニレン部分を含む。多くの用途では、ポリマー材料が高度に結晶性であることが好ましく、したがって、ポリマー材料は、好ましくは、１，４−結合を有する高レベルのフェニレン部分を含む。
【００２０】
好ましい実施形態では、式（Ｉ）の繰り返し単位中のフェニレン部分（Ｐｈ）の数の少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９９％が、それらが結合している部分への１，４−結合を有する。式（Ｉ）の繰り返し単位中の各フェニレン部分が、それが結合している部分への１，４−結合を有することが特に好ましい。
【００２１】
好ましい実施形態では、式（ＩＩ）の繰り返し単位中のフェニレン部分（Ｐｈ）の数の少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９９％が、それらが結合している部分への１，４−結合を有する。式（ＩＩ）の繰り返し単位中の各フェニレン部分が、それが結合している部分への１，４−結合を有することが特に好ましい。
【００２２】
好ましくは、式（Ｉ）の繰り返し単位中のフェニレン部分は、非置換である。
好ましくは、式（ＩＩ）の繰り返し単位中のフェニレン部分は、非置換である。
式（Ｉ）の該繰り返し単位は、好適に構造（ＶＩ）を有する。
【００２３】
【化１】
2021525185.tif 000002
【００２４】
式（ＩＩ）の該繰り返し単位は、好適に構造（ＶＩＩ）を有する。
【００２５】
【化２】
2021525185.tif 000003
【００２６】
本発明による好ましいポリマー材料は、先行技術から予想されるよりも高い結晶化度を有する。好ましくは、ｌｏｇ１０（Ｘ％）＞１．５０−０．２３ＭＶである。より好ましくは、ｌｏｇ１０（Ｘ％）は、＞１．５０−０．２８ＭＶ＋０．０６ＭＶ２である。
【００２７】
該ポリマー材料は、少なくとも６８モル％、好ましくは少なくとも７１モル％の式（Ｉ）の繰り返し単位を含み得る。特に有利な高分子材料は、少なくとも７２モル％、または特に少なくとも７４モル％の式（Ｉ）の繰り返し単位を含み得る。該ポリマー材料は、９０モル％未満、好適には８２モル％以下の式（Ｉ）の繰り返し単位を含み得る。該ポリマー材料は、６８〜８２モル％、好ましくは７０〜８０モル％、より好ましくは７２〜７７モル％の式（Ｉ）の単位を含み得る。
【００２８】
該ポリマー材料は、少なくとも１０モル％、好ましくは少なくとも１８モル％の式（ＩＩ）の繰り返し単位を含み得る。該ポリマー材料は、３２モル％未満、好ましくは２９モル％未満の式（ＩＩ）の繰り返し単位を含み得る。特に有利な高分子材料は、２８モル％以下、または２６モル％以下の式（ＩＩ）の繰り返し単位を含み得る。該ポリマー材料は、１８〜３２モル％、好ましくは２０〜３０モル％、より好ましくは２３〜２８モル％の式（ＩＩ）の単位を含み得る。
【００２９】
該ポリマー材料中の式（Ｉ）および（ＩＩ）の単位のモル％の合計は、好適には少なくとも９５モル％であり、好ましくは少なくとも９８モル％であり、より好ましくは少なくとも９９モル％であり、特に約１００モル％である。
【００３０】
式（Ｉ）の単位のモル％を式（ＩＩ）の単位のモル％で割ったものとして定義される比は、１．８〜５．６の範囲にあり得、好適には２．３〜４の範囲にあり、好ましくは２．６〜３．３の範囲にある。
【００３１】
該ポリマー材料の溶融温度Ｔｍ（本明細書に記載されるように適切に測定される）は、３３０℃未満であり得、好適には３２０℃未満であり、好ましくは３１０℃未満である。いくつかの実施形態では、Ｔｍは、３０６℃未満であり得る。Ｔｍは、２８０℃を超える、または２９０℃、２９５℃、もしくは３００℃を超えてもよい。Ｔｍは、好ましくは３００℃か〜３１０℃の範囲にある。
【００３２】
該ポリマー材料のガラス転移温度Ｔｇ（本明細書に記載されるように適切に測定される）は、１３０℃を超える、好ましくは１３５℃を超える、より好ましくは１４０℃を超えてもよい。Ｔｇは、１７５℃未満、１６５℃未満、１６０℃未満、または１５５℃未満であってもよい。Ｔｇは、好ましくは１４５℃〜１５５℃の範囲にある。
【００３３】
ＴｍとＴｇとの差（Ｔｍ−Ｔｇ）は、少なくとも１３０℃、好ましくは少なくとも１４０℃、より好ましくは少なくとも１５０℃であってもよい。差は、１７０℃未満または１６５℃未満であってもよい。好ましい実施形態では、差は、１４５〜１６５℃の範囲にある。
【００３４】
好ましい実施形態では、該ポリマー材料は、１４５℃〜１５５℃の範囲のＴｇ、３００℃〜３１０℃の範囲のＴｍを有し、ＴｍとＴｇとの差は、１４５℃〜１６５℃の範囲にある。
【００３５】
該ポリマー材料は、本明細書に組み込まれるＷＯ２０１４２０７４５８  Ａ１の実施例３１に記載されるように測定したとき、約１０〜２０％、より好ましくは最大約３０％の結晶化度を有し得る。
【００３６】
該ポリマー材料は、好適には、少なくとも０．１０ｋＮｓｍ−２の溶融粘度（ＭＶ）を有し、好ましくは少なくとも０．１５ｋＮｓｍ−２、より好ましくは少なくとも０．２０ｋＮｓｍ−２、特に少なくとも０．２５ｋＮｓｍ−２のＭＶを有する。ＭＶは、タングステンカーバイドダイ、０．５ｍｍ×３．１７５ｍｍを使用して、３４０℃、せん断速度１０００秒−１で動作するキャピラリーレオメトリーを使用して好適に測定される。該ポリマー材料は、１．８ｋＮｓｍ−２未満、好適には１．２ｋＮｓｍ−２のＭＶを有し得る。
【００３７】
該ポリマー材料は、ＩＳＯ５２７に従って測定された、少なくとも４０ＭＰａ、好ましくは少なくとも６０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも８０ＭＰａの引張強度を有し得る。引張強度は、好ましくは８０〜１１０ＭＰａの範囲、より好ましくは８０〜１００ＭＰａの範囲にある。
【００３８】
該ポリマー材料は、ＩＳＯ１７８に従って測定された、少なくとも１３０ＭＰａの曲げ強度を有し得る。曲げ強度は、好ましくは１３５〜１８０ＭＰａの範囲、より好ましくは１４０〜１５０ＭＰａの範囲にある。
【００３９】
該ポリマー材料は、ＩＳＯ１７８に従って測定された、少なくとも２ＧＰａ、好ましくは少なくとも３ＧＰａの曲げ弾性率を有し得る。曲げ弾性率は、好ましくは３．０〜４．５ＧＰａの範囲、より好ましくは３．０〜４．０ＧＰａの範囲にある。
【００４０】
該ポリマー材料は、ペレットまたは顆粒の形態であり得、ペレットまたは顆粒は、少なくとも９５重量％、好ましくは少なくとも９９重量％、特に約１００重量％のポリマー材料を含む。ペレットまたは顆粒は、１０ｍｍ未満、好ましくは７．５ｍｍ未満、より好ましくは５．０ｍｍ未満の最大寸法を有し得る。
【００４１】
本発明の文脈において、ガラス転移温度（Ｔｇ）、低温結晶化温度（Ｔｎ）、溶融温度（Ｔｍ）、ならびに核形成の融合熱（ΔＨｎ）および融解熱（ΔＨｍ）を、以下のＤＳＣ法を使用して判定することができる。
【００４２】
ポリマーの乾燥試料は、金型内で７ｇのポリマーを４００℃、５０バール（５ＭＰａ）の圧力下で２分間加熱し、次に冷水で急冷することにより、非晶質フィルムに圧縮成形し、寸法１２０×１２０ｍｍ、０．２０ｍｍの領域の厚さのフィルムを生成する。各フィルムのプラスマイナス３ｍｇの８ｍｇ試料を、以下のようにＤＳＣによってスキャンする。
【００４３】
ステップ１  試料を毎分２０℃で３０℃〜４００℃に加熱することにより、予備的な熱サイクルを実行し、記録する。
ステップ２  ５分間保持する。
【００４４】
ステップ３  ２０℃／分で３０℃に冷却し、５分間保持する。
ステップ４ 毎分２０℃で３０℃〜４００℃に再加熱し、Ｔｇ、Ｔｎ、Ｔｍ、ΔＨｎ、およびΔＨｍを記録する。
【００４５】
ステップ４のスキャンから得られたＤＳＣトレースから、Ｔｇの開始を、遷移前のベースラインに沿って描かれた線と、遷移中に得られた最大の傾きに沿って描かれた線との交点として取得する。Ｔｎは、低温結晶化発熱のメインピークが最大に達する温度である。Ｔｍは、融解吸熱のメインピークが最大に達する温度である。
【００４６】
核形成の融解の融合熱（ΔＨｎ）および融解熱（ΔＨｍ）は、低温結晶化および融解吸熱（複数可）が比較的直線のベースラインから外れる２点を接続することによって得られる。時間の関数としての吸熱下の積分面積は、特定の遷移のエンタルピー（ｍＪ）を得、質量正規化された融解熱は、エンタルピーを試料の質量（Ｊ／ｇ）で割ることによって計算される。
【００４７】
ポリマー材料は、式（Ｉ）の繰り返し単位
−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （Ｉ）
および式（ＩＩ）の繰り返し単位を有し、
−Ｏ−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｏ−Ｐｈ−ＣＯ−Ｐｈ−          （ＩＩ）
式中、Ｐｈが、フェニレン部分を表し、以下のプロセス（および本明細書に組み込まれるＷＯ２０１４２０７４５８  Ａ１に記載のプロセス）を使用して生成され得、該プロセスが、少なくとも１つのジヒドロキシベンゼン化合物と少なくとも１つのジヒドロキシビフェニル化合物との混合物を６５：３５〜９５：５のモル比で少なくとも１つのジハロベンゾフェノン化合物を用いて炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウムの存在下で重縮合することを含み、
（ｉ）該炭酸カリウムのモル％が、少なくとも２．５かつ５未満であり、および／または
（ＩＩ）以下の関係（「Ｄ５０／モル％の関係」と称される）が適用される。
【００４８】
【数１】
2021525185.tif 000004
【００４９】
該カリウムのモル％は、好適に以下のように定義される。
【００５０】
【数２】
2021525185.tif 000005
【００５１】
炭酸ナトリウムのＤ５０は、ＷＯ２０１４２０７４５８  Ａ１（本明細書に組み込まれる）の実施例２９に記載されるように測定することができる。
該カリウムのモル％は、好適に以下のように定義される。
【００５２】
【数３】
2021525185.tif 000006
【００５３】
オプション（ｉ）の下で、該炭酸カリウムのモル％は、少なくとも３モル％であり得、好ましくは少なくとも３．５モル％であり、より好ましくは少なくとも３．９モル％である。該炭酸カリウムのモル％は、該炭酸カリウムが３．５〜４．９モル％の範囲にあることであり得る。
【００５４】
この方法で使用される炭酸塩の総モル％（すなわち、この方法で使用される炭酸塩の総モル数を、使用されるヒドロキシモノマー（複数可）の総モル数で割ったものであり、パーセンテージで表される）は、好適には少なくとも１００％である。
【００５５】
炭酸塩の総モル％は、１００モル％を超えてもよい。それは、１０５モル％未満であってもよい。
この方法で使用される炭酸ナトリウムのモル％は、少なくとも９０モル％、好ましくは少なくとも９２モル％、より好ましくは少なくとも９５モル％であり得る。
【００５６】
この方法で使用される炭酸ナトリウムと炭酸カリウムのモル％（これも、ヒドロキシモノマーのモルに関連する）の合計は、好ましくは少なくとも１００モル％であり、より好ましくは１００モル％を超える。それは、１００〜１０５モル％の範囲にあってもよい。
【００５７】
この方法で使用される炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウム以外の炭酸塩（この用語は、炭酸塩（ＣＯ３２−）および重炭酸塩（ＨＣＯ３−）を包含することを意図する）のモル％は、好ましくは５モル％未満、より好ましくは１モル％未満（これも、ヒドロキシモノマー（複数可）のモルに関連する）である。
【００５８】
好ましくは、この方法で使用される炭酸塩は、炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウムのみである。
オプション（ｉｉ）の下で、Ｄ５０／モル％の関係は、好ましくは４４未満、より好ましくは４２未満、特に４０未満である。該関係は、３０または２６未満であり得る。Ｄ５０は、ＷＯ２０１４２０７４５８  Ａ１（本明細書に組み込まれる）の実施例２９に記載されるように好適に測定される。
【００５９】
好ましくは、オプション（ｉ）および（ｉｉ）に記載されている関係の両方が適用される。
この方法で使用するために選択された炭酸カリウムは、好ましくは、５００μｍのメッシュスクリーンを通過することが可能である。
【００６０】
該炭酸ナトリウムのＤ５０は、好適には、１４０μｍ未満、好ましくは１２５μｍ未満、より好ましくは１１０μｍ未満である。Ｄ５０は、少なくとも５０μｍであってもよい。
【００６１】
以下の特徴は、一般に、本発明に適用可能である。
該ポリマー材料は、該ポリマー材料および充填材手段を含み得る組成物の一部を形成し得る。該充填材手段は、繊維充填材または非繊維充填材を含み得る。該充填材手段は、繊維充填材および非繊維充填材の両方を含み得る。該繊維充填材は、連続的または不連続的であり得る。
【００６２】
該繊維充填材は、無機繊維性材料、アラミド繊維などの非溶融および高溶融有機繊維材料、ならびに炭素繊維から選択することができる。
該繊維充填材は、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素繊維、ホウ素繊維、フルオロカーボン樹脂繊維、およびチタン酸カリウム繊維から選択され得る。好ましい繊維充填材は、ガラス繊維および炭素繊維である。
【００６３】
繊維充填材は、ナノファイバーを含み得る。
該非繊維充填材は、雲母、シリカ、タルク、アルミナ、カオリン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、フェライト、粘土、ガラス粉末、酸化亜鉛、炭酸ニッケル、酸化鉄、石英粉末、炭酸マグネシウム、フルオロカーボン樹脂、グラファイト、カーボンパウダー、ナノチューブ、および硫酸バリウムから選択され得る。非繊維充填材は、粉末または薄片状粒子の形態で導入することができる。
【００６４】
該組成物は、内容は参照により本明細書に組み込まれる、Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．ＭｉｌｌｅｒおよびＡＧ  Ｇｉｂｓｏｎ、Ｐｏｌｙｍｅｒ＆Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ４（７）、４５９−４８１（１９９６）、ＥＰ１０２１５８、およびＥＰ１０２１５９に記載されるように調製することができる複合材料を定義することができる。好ましくは、この方法において、該ポリマー材料および該充填手段は、高温で、好適には、該ポリマー材料の溶融温度以上の温度で混合される。したがって、好適には、ポリマー材料が溶融している間に、該ポリマー材料および充填手段が混合される。該高温は、好適には、ポリマー材料の分解温度よりも低い。該高温は、好ましくは、該ポリマー材料の融解吸熱（Ｔｍ）のメインピーク以上である。該高温は、好ましくは少なくとも３００℃である。有利なことに、溶融ポリマー材料は、充填材を容易に濡らし、および／または繊維マットまたは織布などの圧密された充填材に浸透することができるため、調製される複合材料は、ポリマー材料、およびポリマー材料全体に実質的に均一に分散される充填材手段を含む。
【００６５】
複合材料は、実質的に連続的なプロセスで調製することができる。この場合、ポリマー材料および充填材手段は、それらが混合および加熱される場所に絶えず供給され得る。そのような連続プロセスの例は、押し出しである。別の例（充填材手段が繊維充填材を含む場合に特に関連し得る）は、連続糸状塊に、該ポリマー材料を含む溶融または水性分散液中を移動させることを含む。連続糸状塊は、連続長の繊維充填材、またはより好ましくは、少なくともある程度圧密された複数の連続フィラメントを含み得る。連続繊維塊は、トウ、ロービング、ブレード、織布、または非織布を含み得る。繊維塊を構成するフィラメントは、塊内で実質的に均一にまたはランダムに配置され得る。複合材料は、ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００１８７２、ＵＳ６３７２２９４、またはＥＰ１２１５０２２に記載されるように調製することができる。
【００６６】
あるいは、複合材料は、不連続的なプロセスで調製され得る。この場合、所定量の該ポリマー材料および所定量の該充填材手段を選択し、接触させてもよく、ポリマー材料を溶融させ、ポリマー材料と充填材手段とを混合させて、実質的に均一な複合材料を形成することによって調製される複合材料。
【００６７】
複合材料は、粒子形態、例えばペレットまたは顆粒に形成することができる。ペレットまたは顆粒は、１０ｍｍ未満、好ましくは７．５ｍｍ未満、より好ましくは５．０ｍｍ未満の最大寸法を有し得る。
【００６８】
好ましくは、該充填材手段は、ガラス繊維、炭素繊維、カーボンブラック、およびフルオロカーボン樹脂から選択される１つ以上の充填材を含む。より好ましくは、該充填材手段は、ガラス繊維または炭素繊維を含む。
【００６９】
本発明の以下の議論では、反対に述べられない限り、パラメータの許容範囲の上限または下限の代替値の開示は、該値の一方が他方よりも非常に好ましいという指示と相まって、該代替案のより好ましいものとあまり好ましくないものとの間にある該パラメータの各中間値が、それ自体、該あまり好ましくない値よりも、また、該あまり好ましくない値と該中間値との間にある各値よりも好ましいという暗黙の明文として解釈される。
【００７０】
この明細書全体を通して、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語は、特定の成分（複数可）を含むことを意味するが、他の成分の存在を排除するものではない。「本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」または「本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」という用語は、特定の成分を含むが、不純物として存在する材料、成分を提供するために使用されるプロセスの結果として存在する不可避の材料、および本発明の技術的効果を達成すること以外の目的のために追加される成分を除く他の成分を除外することを意味する。典型的には、組成物に言及する場合、本質的に一組の成分からなる組成物は、５重量％未満、典型的には３重量％未満、より典型的には１重量％未満の不特定の成分を含むであろう。
【００７１】
「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」または「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔ  ｏｆ）」という用語は、特定の成分を含むが、他の成分を除外することを意味する。
「ｘ〜ｙの範囲内」などの本明細書での言及は、「ｘ〜ｙ」の解釈を含むことを意味し、したがって、値ｘおよびｙを含む。
【００７２】
適切な場合はいつでも、文脈に応じて、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語の使用は、「本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」または「本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」という意味を含むと解釈することもでき、また、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔ  ｏｆ）」または「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」という意味を含むと解釈することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】生ポリマー（ｒａｗ  ｐｏｌｙｍｅｒ）の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）の初回の実行を示す。
【図２】生ポリマーの得られたＤＳＣ冷却曲線を示す。
【図３】生ポリマーのＤＳＣの２回目の実行を示す。
【図４】自動繊維配置（ＡＦＰ）で敷設されたテープのプレスサイクルを示す。
【図５】プレスで圧密されたＡＦＰレイドラミネートからのデータの２次元表示を示す。
【図６】オーブン圧密されたラミネートからのデータの２次元表示を示す。
【図７】プレス圧密されたラミネートからのデータの２次元表示を示す。
【図８】ａ）〜ｃ）は、脱オートクレーブで圧密されたラミネートの研磨された光学検鏡試片を示し、ａ）は、一方向ラミネートに対応し、ｂ）は、±４５ラミネートに対応し、ｃ）は、準等方性ラミネートに対応する。
【図９】オーブン処理されたラミネートのＤＳＣサーモグラフの例を示す。
【図１０】プラテンプレスされたラミネートのＤＳＣサーモグラフの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
本発明の実施形態は、添付の図を参照することによってさらに説明される。
本明細書に記載のポリマーは、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）と呼ばれるポリマーの一般的なクラスに分類されるポリケトン化学に基づくコポリマーである。化学の世界では、この用語は、様々なエーテル対ケトン比で、定義された順序付けで、ケトンとエーテルとの結合によって接続された芳香族部分を含む幅広いポリマーを網羅する。本明細書に記載のＰＡＥＫコポリマーは、Ｔｍ３０５℃の溶融温度およびＳＶ１３０Ｐａ．ｓ（４００℃、せん断速度１０００秒−１でＩＳＯ１１４４３：２０１４に定義されているような標準法によって測定される）を有する、ＰＥＥＫ／ＰＥＤＥＫコポリマーである。この特定のＰＡＥＫコポリマーは、ＰＥＥＫまたは（ポリエーテルケトンケトン）ＰＥＫＫよりも結晶融解温度が低く、同時にＰＥＥＫに特有の機械的、物理的、および化学的耐性を実質的に保持している。機械的特性ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫポリマーを表１に示す。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
本明細書で使用されるＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫコポリマーのさらなる詳細は、参照により本明細書に組み込まれるＷＯ２０１４２０７４５８  Ａ１に記載される。
コポリマーは、オーブンまたはプレス圧密（５〜１０℃／分）と一致する冷却速度で半結晶性（典型的には２５〜３０％）である。示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して測定した場合、融解温度は、約３０５℃である。
【００７７】
ガラス転移温度（Ｔｇ）、冷結晶化温度（Ｔｎ）、溶融温度（Ｔｍ）、およびポリマーの再結晶温度は、７ページにある前述の４段階ＤＳＣ法を使用して判定した。
それぞれ初回の温度サイクル（ａ）、冷却段階（ｂ）、および２回目のサイクル（ｃ）の後の、生ポリマー（炭素繊維なし）から作製された非晶質のプレスされたフィルムのＤＳＣサーモグラフを図１〜３に示す。これらは、１８９℃の低温結晶化ピーク、この例での３０３℃の結晶融点、および２７１℃の再結晶化ピークを伴う、温度範囲にわたる重要な熱遷移を確認する。冷却時の結晶化度は、２８％に達し、２回目のサイクルのガラス転移温度は、１４８℃であった。
【００７８】
ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫコポリマーを含浸させた一方向炭素繊維（Ｈｅｘｃｅｌ  ＡＳ４およびＡＳ７、Ｈｅｘｃｅｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓから供給）を含む複合プリプレグテープを調製した。ＡＦＰ用のテープは、６．３５ｍｍ±０．１２５ｍｍに細長く切ることによって調製した。ハンドレイアップ用のテープは、５０ｍｍ±０．１２５ｍｍの幅で調製した。これらのテープに関する詳細を表２に示す。
【００７９】
複合プリプレグテープは、Ｃｏｇｓｗｅｌｌによる１９９２年の「Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ａｒｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：Ａ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」に記載されるように、ポリマー材料の粒子の分散液に繊維を沈めることによって形成する。
【００８０】
【表２】
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【００８１】
複合ラミネートは、異なる処理技術を使用して形成した。
自動繊維配置（ＡＦＰ）
繊維面積重量（ＦＡＷ）が１３４ｇｓｍ（Ｈｅｘｃｅｌ（商標）ＡＳ４炭素繊維）で公称幅が６．３５ｍｍ（幅の許容範囲内）のテープをＣｏｒｉｏｌｉｓ（商標）ＡＦＰマシン（ＣＯＲＩＯＬＩＳ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ  Ｓ．Ａ．Ｓ、フランス）で敷設して、機械的試験に適した繊維配向とラミネート厚さを有する部分的に圧密あされたラミネートを作成した。これらは、電気プラテン加熱および空冷／水冷を備えたコンピューター制御のラウファー油圧プレス（Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｆａｂｒｉｋ  Ｌａｕｆｆｅｒ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧ、ドイツ）で、スチールコールプレートとＦｒｅｋｏｔｅ（商標）５５離型剤で処理されたポリイミドフィルムとの間でプレスすることによって完全に圧密した。プレスは、以下に説明するように、必要な温度および圧力シーケンスでプログラムした。
【００８２】
ハンドレイアップ（Ｈａｎｄ  ｌａｙｕｐ）
ハンドレイドテープから作製されたパネルは、以下のように調製した。プリプレグテープのストリップ（幅５０ｍｍ、ＦＡＷ１９２ｇ／ｍ２のＡＳ７  Ｈｅｘｃｅｌ炭素繊維）を切断し、Ｔｍ以上で動作する熱鉄を使用して手で積み重ねて、テープを仮付け溶接および／またはシーム溶接した。溶接は、テープに沿い、テープ全体の複数のポイントで行って、表３に詳述されているように、機械的試験の要件を満たすプライスタッキングシーケンスおよび方向でキット化されたプライレイアップを形成した。
【００８３】
その場でのレイアップ
その場での（ｉｎ−ｓｉｔｕ）層を使用して作製されたパネルも調製した。その場でのレイアップは、ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫ複合テープを複数の層に配置することと、敷設した直後に配置した複合テープを加熱して、複合テープを前の層または表面に圧密することと、を含む。典型的には、その場でのレイアップは、レーザーを使用して、複合テープを加熱することを含む。他の熱源が利用可能である。レーザーからの局所的な加熱により、複合テープ内のポリマー材料が溶融し、それによって前の層と圧密する。
【００８４】
【表３】
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【００８５】
次に、これらのキット化されたスタックは、ラウファープラテンプレスでの圧縮成形、または真空および圧縮を達成するための温度のみを使用したオーブン処理のいずれかによって処理した。実際には、オートクレーブは、この目的で使用した［オランダ、エンスヘーデのＴｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｅｎｔｒｅ（ＴＰＲＣ）］が、圧力をかけずに、オートクレーブは、プリプレグを加熱するためのオーブンとしてのみ使用した。このプロセスは、業界標準の命名法と共通して、ここでは脱オートクレーブ（ＯｏＡ）処理と称する。キット化されたプリプレグスタックを鋼プレート上に置き、Ｆｒｅｋｏｔｅ５５で処理したポリイミドフィルムで分離したブリーザー層（ガラスクロス）で覆った。スタック全体ならびにそれに関連するブリーザー層およびフィルム層は、ポリイミドフィルムのカバー層内にシールし、高温耐性シール接着剤を周囲に使用してベースプレートに接着した。
【００８６】
プロセス熱サイクル
試験ラミネートの調製に使用されるプロセスサイクルを表４、５、および６に示す。表４は、ＡＦＰによって敷設されたプリプレグ材料を圧密するために使用されるプレスサイクルを示し、これは、わかりやすくするために図４でも示されている。
【００８７】
【表４】
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【００８８】
【表５】
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【００８９】
【表６】
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【００９０】
後処理分析
すべてのラミネートの物理的および機械的試験は、ＧＭＡ−ＷＥＲＫＳＴＯＦＦＰＲＵＦＵＮＧ  ＧｍｂＨ（Ｓｔａｄｅ、ドイツ）によって実施した。ラミネートは、水カップリングを使用してＯｍｎｉｓｃａｎ  ＭＸユニットで超音波Ｃスキャンし、次に切片化し、光学顕微鏡で画像化して、圧密の質を評価した。試料は、酸分解によって繊維含有量、マトリックス含有量、および多孔性含有量について分析した。密度を測定し、ＤＳＣによって熱特性を記録して、ラミネートが期待値を満たしていることを確認した。
【００９１】
機械的試験−ハンドレイドラミネート
試験片は、ダイヤモンドソーを使用して、関連する試験方法に従って、オーブンおよびプレスの両方の圧密ラミネートから取り出した。これらは、表７に要約されるように、室温／乾燥状態、場合によっては高温湿潤状態で３回試験した。
【００９２】
【表７】
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【００９３】
結果
圧密
ＡＦＰパネル
ＡＦＰレイド／プレス圧密されたラミネートのＣ−スキャンの例を図５に示す。これは、ラミネートが、いかなる層間剥離の領域もなく完全に圧密されたことを示し、このプロセスによってこの作業中に作製されたすべてのラミネートに特有である。
【００９４】
ＡＳＴＭ  Ｄ３１７１方法１Ｂ−１５に従った密度測定では、圧密されたラミネートにいかなる多孔性も検出されなかった。
図６および図７は、オーブン圧密（図６）およびプレス圧密（図７）によって作製されたラミネートの典型的なＣ−スキャン結果を示す。ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫ複合テープは適切に処理され、いずれの場合も完全に圧密され、層間剥離は見られなかった。
【００９５】
ハンドレイアップを使用して作製されたオーブンおよびプレス圧密されたラミネートの場合、ラミネートの切片を取り出し、研磨し、光学顕微鏡で画像化すると、すべての場合に完全な圧密が生じたことが確認された。オーブン処理されたラミネートのマイクロカットの例を図８ａ〜ｃに示す。
【００９６】
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
ＤＳＣ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｖ４．５Ａ  ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）による圧密されたラミネートのサーモグラフィー分析により、すべての場合（ＡＦＰレイド／プレスされた、およびハンドレイドＯｏＡおよびプレスされたラミネート）で、材料が処理後に完全に結晶化されていることが確認された。これは、生成されたラミネートのいずれにも「低温」結晶化ピーク（非晶質ポリマーでは１８９℃）が存在しないことによって証明された。図９および図１０は、それぞれハンドレイドオーブン処理およびプレスされたラミネートのＤＳＣサーモグラフの例である。計算により、１３０Ｊ／ｇの結晶化熱を使用して、各場合の溶融ピークの下の面積は、すべてのラミネートで２５〜２８％の結晶化度レベルを示した。
【００９７】
機械的特性の試験結果−ハンドレイドラミネートのみ
これは、オーブン圧密されたラミネートとプレス圧密されたラミネートとの比較であるため、それらの相対的な性能のみを表８に示す。ここで、プレス圧密されたラミネートは、性能のベースラインレベルを表し、オーブン圧密されたラミネートは、パーセンテージベースでベースライン値と比較される。
【００９８】
【表８】
2021525185.tif 000014
【００９９】
図４に示されるＣ−スキャン画像は、ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫ複合テープをＡＦＰで敷設し、プレスして、完全に圧密されたラミネートを作成することができることを確認した。密度測定（ＡＳＴＭ  Ｄ３１７１方法１Ｂ−１５）は、ラミネートが完全に高密度であり、測定可能なボイド含有量がないことを確認する。
【０１００】
また、この作業は、ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫ複合テープが、図６ａ〜ｃに例示される断面顕微鏡写真に示されるように、わずか１バール（０．１ＭＰａ）を使用して低圧脱オートクレーブ（ＯｏＡ）処理または低圧プラテンプレスによって完全に圧密することができ、ボイドが最小限（検出以下）の完全に高密度の複合体を作成することができることを示している。図６および７に示されるように、ラミネートの圧縮品質は、Ｃ−スキャンによって確認されている。
【０１０１】
その低い溶解温度とＰＥＥＫを比較して（３０５℃対３４３℃）、ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫの一方向テープは、より広い処理ウィンドウを提供する。ＤＳＣの結果（図９および１０）は、プレスおよびオーブンサイクルと同様に適度な速度（つまり、−５℃／分）で冷却すると、約２８％のレベルで完全な結晶化度を達成することができ、最大の機械的特性、熱的、および化学的抵抗を与えることを示す。
【０１０２】
表８に示されるように、いずれかのプロセスで作製された複合ラミネートの機械的特性は、非常に類似しており、材料がどちらのルートでも処理できることを示している。ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫ複合プリプレグテープの低圧処理能力は、プロセッサーにとって大きな利点であり、脱オートクレーブ処理を利用して高品質の部品を生成するための門戸を開く。
【０１０３】
事前に形成された材料を、ホットスタンピングプロセスによってプレスして、部品を迅速に生成することができ、序論で議論された航空機の製造目標を達成するために必要なより高いスループット率の要求に応える。
【０１０４】
この作業の結論は、ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫコポリマーは、ハンドレイアップまたは自動繊維配置を使用して、オーブン圧密、プレス圧密、およびその場での圧密の下で同等に十分に処理されて、実質的に同一の物理的および機械的特性を備えた高度に圧密されたラミネートを作成し、航空宇宙部品の製造オプションのより広い範囲が開かれるということである。ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫコポリマーのより低い溶融温度は、処理ウィンドウを広げ、それでも、完全に結晶性の形態が冷却段階を通して発達することを可能にする。
【０１０５】
ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫ複合テープのその場での圧密は、非常に低い気孔率レベルを有する部品を含む追加の利点を提供すると同時に、レイアップ速度の増加により製造速度の向上を示すことも見出されている。さらなる利点には、多孔性のレベルが低い複合部品を提供すると同時に、圧密のエネルギー消費が削減されるために、複合部品の製造コストの削減が含まれる。
【０１０６】
本発明はまた、後に本発明に従って処理されるＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫおよび炭素繊維複合体を形成するために混合される、ＰＥＥＫ：ＰＥＤＥＫコポリマー繊維および炭素繊維から形成される混合繊維の使用に適用され得る。
【０１０７】
さらに、本発明の追加の利点には、他のＰＡＥＫテープを使用して作製された複合部品と比較して、オーブン圧密中に最大３０％のエネルギー節約を生み出すプロセスに従って複合部品を作製するために必要なエネルギーの削減が含まれる。テープ配置時の処理温度の低下も実現可能であり、自動繊維配置法を使用すると、レイアップ速度の向上が実現され、複合部品のスループットが向上し得る。テープを敷設するための使用される方法に関係なく、他のＰＡＥＫでから作製されたテープと比較して、圧密時間の短縮が得られた。
【０１０８】
驚くべきことに、このプロセスに従って作製された複合部品は、複合部品の多孔性の減少を示し、複合部品がいかなるボイドまたは層間剥離を伴わずに十分に圧密されることを示す。この驚くべき結果は、プロセスに必要なエネルギーが削減され、プロセスの速度が向上したにもかかわらず得られた。
【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５】
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【図６】
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【図７】
2021525185.tif 000021
【図８ａ）】
2021525185.tif 000022
【図８ｂ）】
2021525185.tif 000023
【図８ｃ）】
2021525185.tif 000024
【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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