(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料積層体を製造する方法であって、
第１および第２の繊維床と、該繊維床の間の中間層とを含んでいるスタックであって、前記繊維床には、熱硬化性の母材樹脂が含浸させられており、前記中間層は、前記母材樹脂に溶解する可溶性の熱可塑性成分と、前記母材樹脂に溶解しない、前記可溶性の熱可塑性成分に接する不溶性成分とを含んでいるスタックを形成するステップと、
前記母材樹脂の硬化中に前記可溶性の熱可塑性成分を前記母材樹脂に溶解させ、前記中間層の厚さを減少させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記中間層の厚さは、前記可溶性の熱可塑性成分の溶解後に、２〜２０ミクロンの間である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記母材樹脂の硬化前に前記繊維床内に存在する総計の前記母材樹脂が、最終的な部品において所望される量よりも少なく、前記可溶性の熱可塑性成分が前記母材樹脂に溶解させられることにより、前記繊維床内の熱可塑性物質の含有量が、前記所望される量へと増加する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記可溶性の熱可塑性成分は、前記不溶性成分に隣接する領域において前記母材樹脂と混ぜ合わせられる請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記不溶性成分は、第１の不溶性フィルムおよび第２の不溶性フィルムを含み、前記可溶性の成分は、第１の可溶性の熱可塑性フィルムおよび第２の可溶性の熱可塑性フィルムを含み、前記スタックを形成するステップは、前記第１の不溶性フィルムおよび前記第１の可溶性フィルムを前記第１の繊維床上に配置し、前記第２の不溶性フィルムおよび前記第２の可溶性フィルムを前記第２の繊維床上に配置するステップを含む請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の不溶性フィルムおよび前記第１の可溶性フィルムは、第１の２成分フィルムとして前記第１の繊維床上に配置され、前記第２の不溶性フィルムおよび前記第２の可溶性フィルムは、第２の２成分フィルムとして前記第２の繊維床上に配置される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記不溶性成分は、不溶性フィルムを含み、前記可溶性の成分は、前記不溶性フィルムの両面の第１の可溶性の熱可塑性フィルムおよび第２の可溶性の熱可塑性フィルムを含む請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ベールが、可溶性の熱可塑性コーティングを有する複数の不溶性フィラメントを含み、前記スタックを形成するステップは、前記第１の繊維床上に前記ベールを配置し、該ベール上に前記第２の繊維床を配置するステップを含む請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記不溶性成分は、第１の複数の不溶性フィラメントまたは粒子および第２の複数の不溶性フィラメントまたは粒子を含み、前記可溶性の成分は、前記フィラメントまたは粒子に接する可溶性の熱可塑性コーティングを含み、前記第１の複数のコーティングされたフィラメントは、前記第１の繊維床上に配置され、前記第２の複数のコーティングされたフィラメントは、前記第２の繊維床上に配置される請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
不溶性の粒子または不溶性の不連続なフィラメントが、可溶性の熱可塑性材料のフィルムに分散させられ、前記スタックを形成するステップは、前記フィルムを前記第１の繊維床上に配置し、前記第２の繊維床を前記フィルム上に配置するステップを含む請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記不溶性成分は、前記母材樹脂よりも割れの伝播に抵抗する材料を含み、前記中間層は、割れの伝播への抵抗の水準が異なる複数の部位をもたらすようにパターン化されており、前記異なる部位は、前記割れの伝播に抵抗する材料の空間密度が異なっているか、前記割れの伝播に抵抗する材料の組成が異なっているか、の少なくとも一方である請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
複合材料積層体を製造するための物品であって、
熱硬化性の母材樹脂が含浸させられた第１および第２の繊維床と、
２〜２０ミクロンの間の厚さを有する、前記母材樹脂に溶解しない不溶性フィルムと、
前記不溶性フィルムに結合した、前記母材樹脂に溶解する少なくとも１つの可溶性の熱可塑性フィルムと
を備えており、
前記少なくとも１つの可溶性の熱可塑性フィルムは、当該物品の厚さを増加させており、
前記不溶性フィルムおよび前記少なくとも１つの可溶性の熱可塑性フィルムは、前記第１および第２の繊維床の間に位置する物品。
【請求項１３】
前記不溶性フィルムは、不溶性の熱可塑性物質である請求項１２に記載の物品。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの可溶性の熱可塑性フィルムは、前記不溶性フィルムの両面に結合した第１および第２の可溶性の熱可塑性フィルムを含む請求項１２または１３に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
複合材料積層体への衝撃が、積層体の繊維床内または繊維床間における割れの発生および伝播を生じさせる可能性がある。繊維床間の中間層を、割れの伝播を遅らせ、あるいは阻止するために使用することができる。例えば、中間層は、熱可塑性の球または熱可塑性物質の含有量が多い樹脂を含むことができる。
【０００２】
しかしながら、中間層は、複合材料積層体の厚さを増加させる可能性がある。厚さの増加は、かなりの程度となる可能性があり、望ましくないかもしれない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書における一実施形態によれば、複合材料積層体の製造方法が、第１および第２の繊維床と、繊維床の間の中間層とを含むスタックを形成するステップを含む。繊維床に、母材樹脂が含浸させられる。中間層は、不溶性の成分上に可溶性の熱可塑性成分を含む。本方法は、可溶性の熱可塑性成分を母材樹脂に溶解させ、中間層の厚さを減少させるステップをさらに含む。
【０００４】
本明細書における別の実施形態によれば、複合材料積層体を製造するための物品が、２〜２０ミクロンの間の厚さを有する不溶性フィルムと、不溶性フィルムに結合した少なくとも１つの可溶性の熱可塑性フィルムとを備える。少なくとも１つの可溶性の熱可塑性フィルムは、物品の厚さを増加させる。
【０００５】
本明細書における別の実施形態によれば、複合材料積層体を製造するための物品が、可溶性の熱可塑性コーティングを有する不溶性の不連続なフィラメントからなるベールを備える。
【０００６】
これらの特徴および機能を、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、あるいは他の実施形態において組み合わせることができる。実施形態のさらなる詳細を、以下の説明および図面を参照して見て取ることができる。
【０００７】
さらに、本発明は、以下の条項による実施形態を含む。
条項１：複合材料積層体を製造する方法であって、第１および第２の繊維床と、該繊維床の間の中間層とを含んでおり、前記繊維床には、母材樹脂が含浸させられており、前記中間層は、可溶性の熱可塑性成分上に不溶性成分を含んでいるスタックを形成するステップと、前記可溶性の熱可塑性成分を前記母材樹脂に溶解させ、前記中間層の厚さを減少させるステップとを含む方法。
【０００８】
条項２：前記中間層の厚さは、前記可溶性の熱可塑性成分の溶解後に、２〜２０ミクロンの間である条項１の方法。
【０００９】
条項３：前記中間層の厚さは、前記可溶性の熱可塑性成分の溶解後に、３〜８ミクロンの間である条項１または２の方法。
【００１０】
条項４：前記母材樹脂は、熱可塑性物質が不足した状態であり、前記可溶性の熱可塑性成分は、前記熱可塑性物質が不足した状態の母材樹脂に溶解させられる条項１から３のいずれかの方法。
【００１１】
条項５：前記可溶性の熱可塑性成分は、前記不溶性成分に隣接する領域において前記母材樹脂と混ぜ合わせられる条項１から４のいずれかの方法。
【００１２】
条項６：前記不溶性成分は、第１および第２の不溶性フィルムを含み、前記可溶性の成分は、第１および第２の可溶性の熱可塑性フィルムを含み、前記スタックを形成するステップは、前記第１の不溶性および可溶性フィルムを前記第１の繊維床上に配置し、前記第２の不溶性および可溶性フィルムを前記第２の繊維床上に配置するステップを含む条項１から５のいずれかの方法。
【００１３】
条項７：前記第１の不溶性および可溶性フィルムは、第１の２成分フィルムとして前記第１の繊維床上に配置され、前記第２の不溶性および可溶性フィルムは、第２の２成分フィルムとして前記第２の繊維床上に配置される条項１から６のいずれかの方法。
【００１４】
条項８：前記不溶性成分は、不溶性フィルムを含み、前記可溶性の成分は、前記不溶性フィルムの両面の第１および第２の可溶性の熱可塑性フィルムを含む条項１から７のいずれかの方法。
【００１５】
条項９：前記不溶性フィルムならびに前記第１および第２の可溶性の熱可塑性フィルムは、３成分フィルムを形成し、前記スタックを形成するステップは、前記３成分フィルムを前記第１の繊維床上に配置し、前記第２の繊維床を前記３成分フィルム上に配置するステップを含む条項１から８のいずれかの方法。
【００１６】
条項１０：ベールが、可溶性の熱可塑性コーティングを有する複数の不溶性フィラメントを含み、前記スタックを形成するステップは、前記第１の繊維床上に前記ベールを配置し、該ベール上に前記第２の繊維床を配置するステップを含む条項１から９のいずれかの方法。
【００１７】
条項１１：前記不溶性成分は、第１および第２の複数の不溶性フィラメントまたは粒子を含み、前記可溶性の成分は、前記フィラメントまたは粒子上の可溶性の熱可塑性コーティングを含み、前記第１の複数のコーティングされたフィラメントは、前記第１の繊維床上に配置され、前記第２の複数のコーティングされたフィラメントは、前記第２の繊維床上に配置される条項１から１０のいずれかの方法。
【００１８】
条項１２：不溶性の粒子または不溶性の不連続なフィラメントが、可溶性の熱可塑性材料のフィルムに分散させられ、前記スタックを形成するステップは、前記フィルムを前記第１の繊維床上に配置し、前記第２の繊維床を前記フィルム上に配置するステップを含む条項１から１１のいずれかの方法。
【００１９】
条項１３：前記中間層は、割れの伝播への抵抗の水準が異なる複数の部位をもたらすようにパターン化されており、前記異なる部位は、強化領域の空間密度が異なっているか、強化領域の組成が異なっているか、の少なくとも一方である条項１から１２のいずれかの方法。
【００２０】
条項１４：複合材料積層体を製造するための物品であって、２〜２０ミクロンの間の厚さを有する不溶性フィルムと、前記不溶性フィルムに結合した少なくとも１つの可溶性の熱可塑性フィルムとを備えており、前記少なくとも１つの可溶性の熱可塑性フィルムは、当該物品の厚さを増加させている物品。
【００２１】
条項１５：前記不溶性フィルムは、不溶性の熱可塑性物質である条項１４の物品。
【００２２】
条項１６：前記少なくとも１つの可溶性の熱可塑性フィルムは、前記不溶性フィルムの両面に結合した第１および第２の可溶性の熱可塑性フィルムを含む条項１４または１５の物品。
【００２３】
条項１７：第１および第２の繊維床をさらに備え、前記不溶性フィルムおよび前記少なくとも１つの可溶性の熱可塑性フィルムは、前記第１および第２の繊維床の間に位置する条項１４から１６のいずれかの物品。
【００２４】
条項１８：複合材料積層体を製造するための物品であって、可溶性の熱可塑性コーティングを有する不溶性の不連続なフィラメントからなるベールを備える物品。
【００２５】
条項１９：前記ベールは、軽量な不織マットに互いに結合させられた短く切断された被覆されたフィラメントを含む条項１８の物品。
【００２６】
条項２０：前記ベールの両面に位置する第１および第２の繊維床をさらに備える条項１９の物品。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１および第２の繊維床と、繊維床の間の中間層とを含む複合材料積層体の図である。
【図２】強化領域を有する薄い中間層を含んでいる複合材料積層体の一般的な製造方法の図である。
【図３】可溶性の熱可塑性フィルムと不溶性フィルムとからの中間層を含んでいる複合材料積層体の製造方法の図である。
【図４】可溶性の熱可塑性フィルムと不溶性フィルムとからの中間層を含んでいる複合材料積層体の製造方法の図である。
【図５】可溶性の熱可塑性コーティングを備える不溶性のフィラメントまたは粒子の図である。
【図６】ベールの写真である。
【図７Ａ】可溶性の熱可塑性物質でコーティングされた不溶性のフィラメントのベールからの中間層を含んでいる複合材料積層体の製造方法の図である。
【図７Ｂ】可溶性の熱可塑性物質でコーティングされた不溶性のフィラメントのベールからの中間層を含んでいる複合材料積層体の製造方法の図である。
【図８Ａ】可溶性の熱可塑性物質でコーティングされた連続的な不溶性のフィラメントからの中間層を含んでいる複合材料積層体の製造方法の図である。
【図８Ｂ】可溶性の熱可塑性物質でコーティングされた連続的な不溶性のフィラメントからの中間層を含んでいる複合材料積層体の製造方法の図である。
【図９Ａ】可溶性の熱可塑性フィルムに分散させられた不溶性の粒子または不連続フィラメントからの中間層を含んでいる複合材料積層体の製造方法の図である。
【図９Ｂ】可溶性の熱可塑性フィルムに分散させられた不溶性の粒子または不連続フィラメントからの中間層を含んでいる複合材料積層体の製造方法の図である。
【図１０】選択的な靱性のためにパターン化された中間層を有している複合材料積層体の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１を参照すると、複合材料積層体１１０は、複数の繊維床１２０を含む。繊維床１２０は、繊維質の媒体の１つ以上の並びを含んでいる。第１の例として、繊維床１２０は、連続的な一方向の補強繊維の１つ以上の並びを含む。第２の例として、繊維床１２０は、異なる向きを有する連続的な補強繊維の織物を含む。第３の例として、繊維床１２０は、補強繊維が連続的でなく、不規則な向きを有し、重なり合っているランダムなマットを含む。
【００２９】
いくつかの構成においては、すべての繊維床１２０のすべての補強繊維が、同じ方向に延びている。他の構成においては、いくつかの繊維床１２０の補強繊維が、他の繊維床１２０の補強繊維とは異なる方向に延びている。例えば、複合材料積層体１１０は、基準方向に対して０度に向けられた繊維を有する１つ以上の繊維床１２０と、基準方向に対して０度以外の角度（例えば、４５度、９０度）に向けられた繊維を有する１つ以上の繊維床１２０とを含むことができる。
【００３０】
複合材料積層体１１０の異なる繊維床１２０は、同じ種類の繊維を有しても、異なる種類の繊維を有してもよい。繊維の種類は、サイズ、モジュール（ｍｏｄｕｌｕｓ）、組成、などによって相違してよい。
【００３１】
補強繊維は、母材内に埋め込まれる。異なる繊維床１２０は、同じ母材組成物を有しても、異なる母材組成物を有してもよい。
【００３２】
複合材料積層体１１０は、少なくとも１つの中間層１３０をさらに含む（中間層１３０が１つだけ図示されているが、複合材料積層体１１０は、少なくとも１つのさらなる中間層１３０を含んでもよい）。中間層１３０は、第１および第２の繊維床１２０Ａおよび１２０Ｂと称される２つの隣り合う繊維床１２０の間に位置している。
【００３３】
中間層１３０は、薄い。従来の中間層が、約２５ミクロンの厚さを有することができる一方で、中間層１３０は、２〜２０ミクロンの間の厚さを有し、より好ましくは３〜８ミクロンの間の厚さを有する。
【００３４】
次に、薄い中間層を含む複合材料積層体の製造方法を示している図２を参照する。ブロック２１０において、スタックが形成される。スタックは、第１および第２の繊維床と、第１および第２の繊維床の間の中間層とを含む。第１および第２の繊維床に、スタックの形成に先立って母材樹脂を前もって含浸させることができ、あるいはスタックを、後に母材樹脂が含浸させられる乾燥状態の繊維床にて形成することができる。
【００３５】
中間層は、可溶性の熱可塑性成分と、不溶性の成分とを含む。不溶性の成分は薄く、２〜２０ミクロンの間の厚さを有し、より好ましくは３〜８ミクロンの間の厚さを有する。
【００３６】
ブロック２２０において、可溶性の熱可塑性成分は、中間層の厚さを減らすために母材樹脂に溶解させられる。可溶性の成分は、部分的に可溶または完全に可溶であってよい。可溶性の成分を、硬化（ｃｕｒｉｎｇ）中に母材樹脂に溶解させることができ、もしくは別途の工程において加熱を伴い、あるいは加熱を伴わずに溶解させることができる。
【００３７】
母材樹脂は、「熱可塑性物質が不足した」状態であってよい。すなわち、母材樹脂中の熱可塑性成分の量、したがって硬化前に繊維床内に存在する総計の母材樹脂が、最終的な部品において所望される量よりも少ない。熱可塑性物質が不足した母材樹脂に可溶性の成分が溶解させられるとき、繊維床内の熱可塑性物質の含有量が、所望の量へと増加する。このようにして、追加の母材樹脂が、溶解した可溶性の成分からもたらされる。
【００３８】
不溶性の成分は、ブロック２２０において溶解することがない。不溶性の成分は、中間層の最小限の硬化後厚さを確立する。
【００３９】
いくつかの実施形態において、可溶性の成分は、不溶性の成分だけを残して完全に溶解させられる。他の実施形態においては、可溶性の熱可塑性成分が部分的に溶解させられることで、残りの不溶性の成分が、低下した熱可塑性物質の濃度によって囲まれる。
【００４０】
不溶性の成分だけでは、複合材料積層体の製造時の処理（例えば、ウェブ（ｗｅｂ）の取り扱い）に耐えるには薄すぎる。可溶性の熱可塑性成分が、中間層が処理に耐えることができるように、中間層の全体としての厚さに加わる。
【００４１】
以下の段落が、複合材料積層体の製造のいくつかの例を説明する。
【００４２】
図３が、第１の例を示している。図３の例では、不溶性の成分が、第１および第２の不溶性フィルム３０２を含み、可溶性の成分が、第１および第２の可溶性の熱可塑性フィルム３０４を含む。第１の不溶性フィルム３０２は、第１の可溶性の熱可塑性フィルム３０４に接着されて第１の２成分フィルム３００を形成し、第２の不溶性フィルム３０２は、第２の可溶性の熱可塑性フィルム３０４に接着されて第２の２成分フィルム３００を形成する。可溶性フィルム３０４は、（不溶性フィルム３０２だけでは処理に耐えるには薄すぎると考えられるのに対して）２成分フィルム３００が処理に耐えることができるように、２成分フィルム３００の全体としての厚さを増やす。各々の２成分フィルム３００の２つのフィルム３０２および３０４は、整列した貫通穴３０６を有することができる。
【００４３】
ブロック３１０において、第１の２成分フィルム３００が、第１の繊維床１２０Ａ上に配置される。不溶性フィルム３０２が、第１の繊維床１２０Ａに接触する。
【００４４】
ブロック３２０において、不溶性フィルム３０２が熱可塑性材料で製作されている場合、不溶性フィルム３０２は、第１の繊維床１２０Ａに融合させられる。熱および圧力を、加熱されたニップローラ（ｎｉｐ  ｒｏｌｌｅｒ）または他の供給源によって加えることができる。圧力を伴わない熱を、赤外線ヒータまたは他の供給源によって加えることができる。融合は、不溶性フィルム３０２を第１の繊維床１２０Ａの補強繊維に化学的に結合させ、あるいは第１の繊維床１２０Ａの補強繊維に機械的にかみ合わせる。結合は、共有または非共有（例えば、水素結合）であってよい。機械的なかみ合いは、不溶性フィルム３０２が軟化して第１の繊維床１２０Ａに染み込み、補強繊維の周囲に移動するときに生じることができる。
【００４５】
ブロック３３０において、第１の繊維床１２０Ａに、母材樹脂３３２が含浸させられる。母材樹脂３３２を、可溶性フィルム３０４上に配置し、貫通穴３０６へと押し進め、第１の繊維床１２０Ａの中へと押し進めることができる。母材樹脂３３２は、熱可塑性物質が不足した状態であってよい。
【００４６】
ブロック３１０〜３３０が第２の繊維床１２０Ｂについて繰り返され、第２の２成分フィルム３００が第２の繊維床１２０Ｂ上に配置され、不溶性フィルム３０２を第２の繊維床１２０Ｂに融合させることができ、第２の繊維床１２０Ｂに母材樹脂３３２が含浸させられる。
【００４７】
ブロック３４０において、未硬化のスタック３４２が形成される。第１および第２の繊維床１２０Ａおよび１２０Ｂが、可溶性フィルム３０４を接触させて積み重ねられる。追加の繊維床（図示せず）を、スタック３４２に加えてもよい。この段階において、スタック３４２は、硬化の準備ができた状態である。
【００４８】
ブロック３５０において、スタックの硬化が行われ、複合材料積層体１１０が生成される。硬化において、可溶性フィルム３０４が溶解させられることで、可溶性フィルム３０４からの熱可塑性物質が、母材樹脂３３２と混ざり合う。可溶性フィルム３０４が完全に溶解させられる場合、不溶性フィルム３０２だけが残り、きわめて薄い中間層がもたらされる。可溶性フィルム３０４が部分的に溶解させられる場合、可溶性フィルム３０４が、不溶性フィルム３０２の間に熱可塑性の内容物の領域を生み出す。不溶性フィルム３０２が熱可塑性材料で製作される場合、不溶性フィルム３０２の間の領域は、より低い熱可塑性物質の含有量を有する。
【００４９】
このようにして、中間層１３０の最小の厚さは、不溶性フィルム３０２の厚さによって決定される。中間層１３０の実際の厚さは、可溶性フィルム３０４の溶解によって影響される。可溶性フィルム３０４が溶解すればするほど、中間層１３０は薄くなる。
【００５０】
ブロック３２０における融合は、たとえ不溶性フィルム３０２が熱可塑性材料で作られる場合でも、随意である。すなわち、図３の方法は、第１および第２の繊維床１２０Ａおよび１２０Ｂに融合していない熱可塑性の中間層１３０を有する複合材料積層体１１０を生成することができる。
【００５１】
中間層が３成分フィルム４００によって形成される第２の（代案の）例を示している図４を参照する。３成分フィルム４００は、不溶性フィルム４０４の両面に位置する可溶性の熱可塑性フィルム４０２を含む。スタック４２２が、あらかじめ含浸させた第１および第２の繊維床１２０Ａおよび１２０Ｂと、両者の間の３成分フィルム４００とから形成される（ブロック４１０および４２０）。スタックの形成が、ブロック３３０における樹脂の含浸が省略されるがゆえに、簡単化される。さらに、３成分フィルム４００の両面は同一であるため、第１の繊維床１２０Ａに配置すべき３成分フィルム４００の正しい面を認識する必要がない。スタックの形成が、ブロック３２０における融合が省略されるがゆえに、さらに簡単化される。
【００５２】
スタック４２２の硬化が行われ、複合材料積層体１１０が生成される（ブロック４３０）。可溶性フィルム４０２が、母材樹脂に溶解させられる（陰がつけられた領域によって表されている）。中間層１３０の最小の厚さは、不溶性フィルム４０４の厚さによって決定される。
【００５３】
第１および第２の例の変形例は、第１および第２の繊維床１２０Ａおよび１２０Ｂの間のただ１つの２成分フィルムを含む。２成分フィルムの可溶性の成分が、熱可塑性物質が不足した状態の第２の繊維床１２０Ｂに接触することができる。
【００５４】
図５が参照される。中間層１３０を、不溶性フィルムの代わりに、被覆されたフィラメント５００から形成することができる。被覆されたフィラメント５００は、可溶性の熱可塑性コーティング５２０を有する不溶性フィラメント５１０を含む。
【００５５】
被覆されたフィラメント５００は、一方向性であってよく、あるいは重なり合ってもよい。重なり合うフィラメントの第１の例は、織物である。織物における被覆されたフィラメント５００は、連続的であってよい。重なり合うフィラメントの第２の例は、ベール（ｖｅｉｌ）である。
【００５６】
図６が、ベール６１０の写真である。ベール６１０は、湿式の製紙プロセスにおいて軽量な不織マットに互いに接着させることができる短く切断された被覆されたフィラメント５００を含む。
【００５７】
第３の例を示している図７Ａおよび図７Ｂを参照する。この第３の例において、中間層１３０は、被覆されたフィラメント５００を有するベール６１０から形成されている。
【００５８】
図７Ａは、硬化前のスタック７１０を示している。スタック７１０は、第１および第２の繊維床１２０Ａおよび１２０Ｂの間のベール６１０を含んでいる。第１および第２の繊維床１２０Ａおよび１２０Ｂには、母材樹脂７１２が含浸させられている。スタック７１０の硬化が行われ、複合材料積層体１１０が生成される。スタック７１０の硬化が行われるとき、可溶性の熱可塑性コーティング５２０からの熱可塑性物質が、母材樹脂７１２に溶解させられる。ベール６１０の面積重量、被覆されたフィラメント５００の長さおよび直径、ならびに不溶性フィラメント５１０の直径のすべてが、中間層１３０の最小厚さの設定において役割を果たす。
【００５９】
不溶性フィラメント５１０は、熱可塑性物質で製作されてよく、母材樹脂７１２は、熱硬化性樹脂であってよい。この構成において、不溶性フィラメント５１０を囲む領域７３０は、不溶性フィラメント５１０よりも低い熱可塑性物質の含有量を有する。
【００６０】
第４の例を示している図８Ａおよび図８Ｂを参照する。この第４の例において、中間層１３０は、被覆されたフィラメント５００から形成されている。被覆されたフィラメント５００は、連続的であっても、ベールの形態であってもよい。
【００６１】
図８Ａは、硬化前のスタック８１０を示している。スタック８１０は、母材樹脂８２０が含浸させられた第１および第２の繊維床１２０Ａおよび１２０Ｂを含んでいる。第１の複数の被覆されたフィラメント５００が、第１の繊維床１２０Ａの表面に配置され、第２の複数の被覆されたフィラメント５００が、第２の繊維床１２０Ｂの表面に配置されている。スタック８１０の硬化が行われ、複合材料積層体１１０が生成される。スタック８１０の硬化が行われるとき、可溶性の熱可塑性コーティング５２０が、母材樹脂８２０に溶解させられる。
【００６２】
図８Ｂは、複合材料積層体１１０を示している。不溶性フィラメント５１０が熱可塑性であり、母材樹脂が熱硬化性である場合、熱可塑性のフィラメント５１０を囲む領域８３０は、熱硬化性物質と熱可塑性物質との混合物を有する。
【００６３】
第４の例は、被覆されたフィラメント５００に限られない。被覆された粒子（すなわち、可溶性の熱可塑性材料で覆われた不溶性の粒子）を、被覆されたフィラメント５００の代わりに使用することができる。
【００６４】
第５の例を示している図９Ａおよび図９Ｂを参照する。この第５の例においては、中間層１３０を、不溶性の粒子９００または不連続な不溶性のフィラメント９００、あるいは不溶性の粒子９００および不連続な不溶性のフィラメント９００の両方から形成することができる。
【００６５】
図９Ａは、硬化前のスタック９１０を示している。スタック９１０は、母材樹脂が含浸させられた第１および第２の繊維床１２０Ａおよび１２０Ｂを含んでいる。繊維床１２０Ａおよび１２０Ｂの間に、可溶性の熱可塑性フィルム９２０に分散させられた不溶性の粒子９００および不連続なフィラメント９００が位置している。スタック９１０の硬化が行われ、複合材料積層体１１０が生成される。スタック９１０の硬化が行われるとき、可溶性の熱可塑性フィルム９２０が、母材樹脂に溶解させられる。
【００６６】
図９Ｂは、複合材料積層体１１０を示している。硬化後に、母材９３０に埋め込まれた不溶性の粒子およびフィラメント９００の秩序だった配置が残される。母材樹脂が熱硬化性である場合、不溶性の粒子およびフィラメント９００を囲む母材９３０は、熱硬化性物質と熱可塑性物質との混合物を有する。
【００６７】
上述の例において、フィラメントおよび粒子は、比較的円形の断面を有している。しかしながら、フィラメントおよび粒子は、いかなる特定の断面形状にも限定されない。
【００６８】
上述の例においては、スタックの形成に先立って、繊維床に母材樹脂が含浸させられる。しかしながら、本明細書に記載の方法は、そのように限定されない。例えば、スタックを、乾燥状態の繊維床ならびに可溶性および不溶性の中間層成分で形成することができ、スタック内の繊維床に樹脂を注入することができる。例えば、真空補助樹脂トランスファー成形（Ｖａｃｕｕｍ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）（ＶＡＲＴＭ）または制御大気圧樹脂注入（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｒｅｓｉｎ  Ｉｎｆｕｓｉｏｎ）（ＣＡＰＲＩ）などの樹脂注入プロセスを、最終的な部品（複合材料積層体）における中間層の厚さを最小化しつつ、繊維床に樹脂を注入するために使用することができる。可溶性の成分が溶解させられるとき、複合材料積層体の厚さを、スタックからの樹脂の移動によって減少させることができる。
【００６９】
中間層は、２つの繊維床の間の比較的平坦な構造体であってよいが、本明細書における複合材料積層体は、そのように限定されない。例えば、中間層が波形であることで、中間層の一部分が第１および第２の繊維床の中に延びてもよい。
【００７０】
中間層の不溶性の成分は、いかなる特定の用途にも限定されない。第１の例として、不溶性の成分を、（特定の方向または全体的に）導電性を付与し、電気回路を生み出し、電気的な遮蔽をもたらし、方向性の（あるいは、全体的な）熱伝導度をもたらす、などのように構成することができる。この第１の例において、不溶性の成分は、カーボンまたはグラフェン（例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン膜）で製作されたフィラメントまたはフィルムを含むことができる。
【００７１】
第２の例として、不溶性の成分は、ガラスフィラメントを含むことができる。ガラスフィラメントは、中間層に相当な靱性を加えることができる。靱性は、割れの伝播への抵抗において吸収することができるエネルギの指標である。靱性を、ＧＩおよびＧＩＩ特性によって特徴付けることができる。ガラスフィラメントは、複合材料積層体における割れの成長を遅らせ、あるいは阻止することができる。
【００７２】
第３の例として、不溶性の成分は、強化領域を形成する不溶性の熱可塑性材料で製作された粒子、フィラメント、またはフィルムを含むことができる。強化領域は、母材と比べて割れの伝播により抵抗する材料で製作されているがゆえに、「強化」と特徴付けられる。
【００７３】
この第３の例において、強化領域は、適応的（ｔａｉｌｏｒｅｄ）であってよい。フィルムによって形成される強化領域を、不溶性フィルムの厚さおよび組成ならびに可溶性フィルムの溶解度に従って適応させることができる。フィラメントおよび粒子によって形成される強化領域を、強化領域の空間密度（空間密度は、単位面積あたりの粒子または繊維の数を指す）および／または強化領域の種々の組成に従って適応させることができる。
【００７４】
中間層を、種々の靱性の水準をもたらすためにパターン化することができる。中間層１３０について考えられる多数のパターンのうちの１つ、すなわち市松模様を示している図１０の例を検討する。図１０の中間層１３０については、より暗い部位１０１０が高密度の強化領域を表し、より明るい部位１０２０が、低密度の強化領域を表している。より暗い部位１０１０が、最大の靱性をもたらす一方で、より明るい部位１０２０は、より低い靱性をもたらす。
【００７５】
図１０は、矩形の形状を有する部位１０１０および１０２０を示している。他の形状として、これらに限られるわけではないが、正方形、菱形、円、および長方形が挙げられる。
【００７６】
図１０は、おおむね５０パーセントのより暗い（より高密度の）部位１０１０および５０パーセントのより明るい（より低密度の）部位１０２０を示している。しかしながら、パターンは、２つの別個の密度が等しい割合であることに限られない。他のパターンは、密度について異なる相対割合を有することができる。他のパターンは、３つ以上の別個の密度を有することができる。他のパターンは、漸進的な密度の水準をもたらすことができる。
【００７７】
異なる強化領域を、可溶性のコーティングについて異なる材料を使用することにより、異なる組成物で製作することができる。異なる可溶性コーティングは、異なる固有の靱性値を有することができる。より高い靱性を有する中間層の部位を、より靱性の高い可溶性コーティングを有しているフィラメントまたは粒子をより高い密度で使用することによって形成することができる。
【００７８】
いくつかのパターンは、モジュールおよび／または強度に従ってさらに適応させられた部位を有することができる。例えば、中間層は、高強度の部位と、より低い強度と、高靱性の部位とからなるパターンを含むことができる。
【００７９】
いくつかのパターンにおいては、部位に他の部位が埋め込まれてもよい。例えば、高靱性の部位を、高強度の部位で囲むことができ、高強度の部位は、より低強度の部位に隣接することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１１０  複合材料積層体
１２０  繊維床
１２０Ａ  繊維床
１２０Ｂ  繊維床
１３０  中間層
２１０  ブロック
２２０  ブロック
３００  ２成分フィルム
３０２  不溶性フィルム
３０４  可溶性フィルム
３０６  貫通穴
３１０  ブロック
３１１  ブロック
３１２  ブロック
３１３  ブロック
３１４  ブロック
３１５  ブロック
３１６  ブロック
３１７  ブロック
３１８  ブロック
３１９  ブロック
３２０  ブロック
３２１  ブロック
３２２  ブロック
３２３  ブロック
３２４  ブロック
３２５  ブロック
３２６  ブロック
３２７  ブロック
３２８  ブロック
３２９  ブロック
３３０  ブロック
３３２  母材樹脂
３４０  ブロック
３４２  スタック
３５０  ブロック
４００  ３成分フィルム
４０２  可溶性フィルム
４０４  不溶性フィルム
４１０  ブロック
４２２  スタック
４３０  ブロック
５００  フィラメント
５１０  不溶性フィラメント
５２０  熱可塑性コーティング
６１０  ベール
７１０  スタック
７１２  母材樹脂
７３０  領域
８１０  スタック
８２０  母材樹脂
８３０  領域
９００  粒子
９００  フィラメント
９１０  スタック
９２０  熱可塑性フィルム
９３０  母材
１０１０  より暗い部位
１０２０  より明るい部位
【図１】
0006755645.tif 000002
【図２】
0006755645.tif 000003
【図３】
0006755645.tif 000004
【図４】
0006755645.tif 000005
【図５】
0006755645.tif 000006
【図６】
0006755645.tif 000007
【図７Ａ】
0006755645.tif 000008
【図７Ｂ】
0006755645.tif 000009
【図８Ａ】
0006755645.tif 000010
【図８Ｂ】
0006755645.tif 000011
【図９Ａ】
0006755645.tif 000012
【図９Ｂ】
0006755645.tif 000013
【図１０】
0006755645.tif 000014