(57)【要約】本発明は、一般に、サンドイッチコア界面複合体の製作における三次元ニットスペーサ織物成分材料の使用に関する。より具体的には、上記のスペーサ織物を表皮とコアの積層体界面として使用して、積層接着を高め、特にカットしたモノリシック構造のコアのグリッドの界面の平面性を高めて金型の曲率を近似し、複合構造の切れ目の発生を防止することに関する。
2006515809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの織の又は不織の繊維含有面及び反対側の織の又は不織の繊維含有面、並びにその間に配置されている少なくとも１つの積層間の三次元スペーサ織物構造体から構成される繊維強化複合積層体から構成される製造品であって、前記後者の構造体が、繊維の大部分が第１のＸとＹの平面内にある第１の織布層と、やはり繊維の大部分が第２のＸとＹの平面内にある第２の織布層と、その間で一般にＺ方向に伸び、前記第１及び第２の織布層を相互に連結している複数のスペーサ繊維とを有しており、前記第１及び第２の織布層を貫通してその間に樹脂を導入するための十分な横の自由行路を提供し、前記複合積層体全体が硬化性樹脂で十分に満たされている製造品。
【請求項２】
繊維強化複合積層体を形成する方法であって、
型の表面に少なくとも１つの、織の又は不織の繊維構造体の第１の予成形品を置き、その上に
繊維の大部分が第１のＸとＹの平面内にある第１の織布層と、やはり繊維の大部分が第２のＸとＹの平面内にある第２の織布層と、その間の一般にＺ方向に伸び、前記第１及び第２の織布層を相互に連結している複数のスペーサ繊維とから構成される三次元スペーサ織物を適用するステップと、
その上に織の又は不織の繊維構造体から構成される第２の予成形品を適用するステップと、
得られた積層物を真空バッグに封じ込めるステップと、
前記真空バックの封入物に真空を加える手段を提供するステップと、
前記真空バッグの少なくとも片側に沿って、少なくとも前記三次元スペーサ織物と連絡する硬化性樹脂組成物を導入する手段を提供するステップと、
前記繊維構造体全体中を流れ、それをウェットアウトするように前記樹脂を導入するステップとを含む方法。
【請求項３】
少なくとも１つのモノリシック構造のコア要素が前記第１又は第２の繊維積層物の少なくとも一部と前記三次元スペーサ織物の間にも設けられる請求項２に記載の前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００２年６月１７日出願の米国特許本出願第１０／１７２，０５３号及びその基礎となる２００１年７月２３日出願の米国特許仮出願第６０／３０７，１０９号（その２つの開示全体を参照により本明細書に合体する）の一部継続出願である。本出願は、２００１年９月１７日出願の米国特許仮出願第６０／３２２，６０２号（その開示全体を参照により本明細書に合体する）に基づいて出願する。
【０００２】
本発明は、一般に、改良された樹脂注入を提供し、サンドイッチ複合体の剛性及びその他の特性の増進を成し遂げるコア材料の新規な使用法及び用途に関する。より詳細には、積層接着を高め、特に望ましい構造の曲率に合致させる意図でカットし配置したモノリシック構造のグリッドコア要素の界面の平面性を矯正するための、積層物界面としての三次元ニットスペーサ織物の使用法に関する。
【背景技術】
【０００３】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）複合構造は、一般によく知られており、海洋船舶から浴槽、航空機、その他に及ぶ範囲まで、そして単純な構造から複雑な構造の最終用途まで多くの形状及び形態をとる。通常は、これらの形態の構築は、一般に予成形品と呼ばれる所望の形状をした開放金型にレイアップした織した又は不織の強化繊維の構造体を準備するステップを含む。普通はまたコア構造を複合体の内層と外層の間に挿入する。この乾燥繊維強化材は、次いで一般に手動式の塗布技術を使用して完全にウェットアウト（ｗｅｔ  ｏｕｔ）させて一般に熱硬化性である硬化性樹脂とする。ウェットアウトさせた後、予成形品は、その樹脂を次いで硬化させて所望の形状の複合体を形成する。得られた複合構造体を最後に型から取り出し、適当な後処理をすれば、使用することができる。
【０００４】
上記のＦＲＰ複合体は、別法による材料にまさる多くの利点を示すが、積層物の剛性特性（曲げ抵抗）は、その長所にはなっていない。以下のことは一般論であり、高価な高弾性繊維、すなわち、炭素繊維、及び／又は高度な、すなわち、非経済的生産工程処理技術のオートクレーブを使用するなどの例外もあるが、ＦＲＰ積層体は、所与の重量のパネルの曲げモーメントに抵抗する能力を考えるとき、木材などの別の低密度材料より普通は劣る。
【０００５】
パネル、特にＦＲＰ複合体パネルの剛性は、材料の剛性の尺度である材料の曲げ弾性率だけに依存するのではなく、一般にパネルの厚さの３乗の関数でもある。そのため、複合体の実質的な増加を実施するために、上記パネルの厚さを比較的少量だけ増大させることもできるが、これは重量及び費用上の不利益も受ける。
【０００６】
すなわち、ＦＲＰパネルに剛性を与える１つの手法は明らかにそれを厚くすることであるが、それでは、おそらく必要以上の強度特性をもつ必要以上に非常に重い積層物となり、また必要以上に高価であり、最終的に所望される構造にとって実際に構築する際に問題を生じる恐れのある不利益をもたらす可能性がある。
【０００７】
基本的に、強度、モジュラスが不十分であるという問題は、ＦＲＰ複合体製作における均一性が不十分なことからも頻繁に起こり得る。例えば、樹脂成分は、繊維マトリックス中に不適切に分布するかもしれず、強さを損なう表面の切れ目をもたらす空隙を持つかもしれず、また繊維マトリックス中への樹脂の完全な分布が達成される前に不規則に硬化してしまう（例えば、ゲル点への到達が早すぎる）かもしれない。
【０００８】
ＦＲＰパネルの剛性を増す好ましい技法は、サンドイッチ構造を使用するものである。積層物のサンドイッチ構造は、Ｉ形梁構造に匹敵する利点を提供するが、通常のＩ形梁の織布及びフランジの代わりに、サンドイッチ構造は、片面又は両面にＦＲＰの表皮（ｓｋｉｎ）を上張りした軽量のコア材料を利用する。複合構造のその表皮の役割は、パネルが曲げ荷重の力を受けるとき反対側の表皮に生じる圧縮及び引張り負荷に抵抗することによってパネル又は梁にかかる曲げモーメントに耐えることである。
【０００９】
表皮が曲げモーメントに抵抗できるためには、それらを、サンドイッチの中立軸（中心線）から間隔を置いてしっかりと保持し、それらの相対移動を防止しなければならない。これらの要件を提供しそれに適合することは、選択したコア材料及びコアと表皮の間の接着の線強度に課せられる仕事である。所与の産業応用例では、選択した表皮及びコア材料には関係なく、サンドイッチ構造の完璧さは、表皮とコア要素の間の界面の接着強度に特に依存する。
【００１０】
積層物のコアの物理的又は化学的利用は、また、所与の構造体に使用される製作技法に大幅に依存する。一般に、コア要素と外側の表皮（雌型を使用するとき、そうでなくて雄型のツールを使用するときは逆に内側の表皮）の間の完全で緊密な接触を達成するには、真空バッグ法が有用に使用されることが、当業者には認められている。真空バッグ法においては、表皮をレイアップし、そこに施したコア要素を、接着剤を用い又は用いずにウェットアウトし、真空バッグをその組立て品にあてがう。空気を除去すると、周囲の空気圧が外側からコア要素を表皮表面に均一に押し付ける傾向があるが、薄層とコア要素の間の接触は、コア要素の寸法形状により制約される。真空バッグは、普通、外側の表皮（例えば、雌型内の）がそれに接着しているコアと共に硬化するまでその場に残す。（最終的に）内側になるガラス繊維層の製造では、そのときは比較的透明なウェットアウトされたガラス繊維積層体ができるとき、積層物製造者がコア表面を視覚的に観察することができるので、十分均一な積層結果を達成する上で頻繁に問題を生じることはほとんどない。しかしながら、コア要素が視覚による観察を妨害又は妨げる、金型に隣接するＦＲＰ表皮によって重大な問題がもたらされる。
【００１１】
真空注入技法を採用して、コア要素に周囲圧力がかかる間に同時に表皮を製作することができる。コア要素用の材料が比較的硬く、成形部分が凸面又は凹面を提供するように設計されている場合は、コアに刻み目をつけて小さい部分に分け、場合によっては、片面にスクリムを貼ってその小さい部分をｘ，ｙ平面型に一緒に保持することができる。
【００１２】
しかしながら、しばしば遭遇する問題は、刻み目をつけた１つ又は複数の普通は直線のコア部分の横の寸法が、意図した構造体の望ましい型の曲率半径より大きいことである。このために、繊維のレイアップとコア要素の界面に空隙が生じ得、また実際に生じる。その場合、表皮とコアの間の究極の望ましい緊密な接触は、普通は、生じた寸法のギャップを埋めるために過剰の接着剤又はその他のフィラーを使用することによってしか達成できない。
【００１３】
上記の技法は、真空注入技術には現実的ではなく、一般に、表皮とコアの空隙は樹脂で満たすべきである。いずれの場合も、表皮とコアのギャップは、表皮又はコアのいずれとも著しく異なる機械特性及び強度特性を有する媒体で満たされ、相異なる応力特性の領域が生じる。加えて、真空注入を用いると、不完全な樹脂のウェットアウトにより上記の界面にひどい空隙が生じる。その結果得られる界面は、その最適な望ましい特性が損われる。その結果、所望の物体の強度に悪影響をもたらす切れ目が存在することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
現在従来技術で利用されている周知のタイプのＦＲＰコア及び真空注入施工法に内在する前記の不都合に鑑み、本発明は、大幅に高められた接着特性を達成するために、積層中の接着界面として三次元ニットスペーサ織物を使用して表皮とコアを接着する新規な技法を提供する。
【００１５】
具体的には、表皮とコアの層の界面又は中間層として、本発明の新規な三次元ニットスペーサ織物を使用すると、モノリシック構造のコア要素のグリッド型の界面の平面性が高まり、従来技術の伝統的概念及び設計から逸脱したものとなる。そうする中で、本発明は、ＦＲＰの表皮とコアの接着ラインの完全な状態を増大させる目的で開発された技法、材料及び製品を提供する。
【００１６】
本発明の全般的な目的及び結果は、後でさらに詳細に説明するが、これまで使用されている複合サンドイッチ構造体にまさる高められた利点を有する新規な表皮とコア要素の接着界面を提供するものである。それを達成するために、本発明は、一般に、表皮とコアの間の層内の層として使用する弾力性のあるＺ方向の繊維を有する三次元ニットスペーサ織物を使用することを含んでいる。この技法は、改良された表皮とコアの接着を提供するだけでなく、積層体の構成要素でもある。
【００１７】
したがって、本発明の一目的は、従来技術の装置の欠点を克服する、サンドイッチ複合体の表皮とコア間の接着媒体として三次元ニットスペーサ織物を提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、複合体製造のすべての工程で使用するためのサンドイッチ複合体の表皮とコアの間の接着媒体としての三次元ニットスペーサ織物を提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的及び利点は、当業者には明らかであり、これらの目的及び利点は、本発明の範囲に含まれるものとする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の及び関連する目的の完成である本発明は、添付の図面に示す形態で実施できるが、図面は、例示のためにすぎず、示されている特定の構造体に変更を加えることができることに注意が喚起される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１に示すように、織又は不織の繊維強化予成形品（プリフォーム）層（１２）（最終的にここが外側の表皮）を、所望の形状（１０）の型に適用する。この例では、コア材料（１４）の諸要素は、積層構造を構成する繊維強化材又は層の内層（１２）と外層（１６）の間に配置する。この例では、型の形状（１０）の曲率は、外側の表皮（１２）とコア要素（１４）の間に空隙（１８）が形成されるようなものである。したがって、この複合体のいくつかの成分を接着するために最適な樹脂で空間（１８）を埋めることが望ましい。
【００２２】
しかしながら、コア要素の間及びその要素（１４）と薄層（１２）の間の空隙（１８）は、製作中に完全に埋めるのは困難なことがしばしばであり、空気の空間すなわち空隙がそこに生じて、複合体の接着に有害な影響をもたらす。
【００２３】
図２に示すように、類似の型ツール（２０）が示されており、その中に外側の表皮膜（２２）、コア要素（２４）、及び内側表皮層（２６）が示されている。この図では、本発明は、図示のようにスペーサ織物のさらなる層（２８）を適用して共に利用する。
【００２４】
図３は、スペーサ織物構造体（３０）のさらなる略図である。それが、空間をおいて離して織り込みかつ／又は縫い込んだ２つの外側の層（３２）及び（３４）から構成されていることが分かるであろう。横軸方向の繊維（３６）が、その２つの層の間に延びて連結するようになっている。これらの横軸方向の繊維は、相対的に弾力があるようになされている。
【００２５】
図４は、図３のスペーサ織物の略図であるが、今度は外部の圧力を加えることによって圧縮された状態（４０）を示している。外側の層（４２）及び（４４）は、それらの圧縮されていない位置及び構造をかなりよく維持しているが、横軸方向の繊維（４６）は、今度は角度がずれ、その結果、層の厚さが減少している。圧力を加え横軸繊維（４６）をずらしてもなお、跳ね返る傾向及び変形に抵抗する傾向をもつ繊維の弾性は残る。スペーサ織物全体はもちろん柔軟性があるので、コア要素の形状及び型表面自体の形状の不規則性に順応する性質を有しており、その結果、その間の空隙は減少する。
【００２６】
以下で説明するように、また出願人の親出願に記載されているように、このスペーサ織物は、普通は出願人による彼等の商標名「Ｐｏｌｙｂｅａｍ（商標）」で呼ぶが、複合構造物の製作中、繊維／織物予成形品中の液体樹脂の流れ及び分散を容易にし、それによって樹脂のゲル点になる前にコア要素の間の空隙でさえも埋めることが可能になるという大きな利点を有している。
【００２７】
したがって、図２及び関連する図に示されているように、外側の表皮（２２）とコア要素（２４）の間に配置した本発明の三次元スペーサ織物（２８）を使用することによって、空隙は構造をもったＦＲＰ強化材で置き換えられる。
【００２８】
例えば、図５の三次元ニットスペーサ織物（５０）は、それ自体が、第１の織布層（５２）、第２の織布層（５４）、並びに、２つの層（５２）及び（５４）を相互に連結する、モノフィラメントのポリエステル、グラスファイバーなどであってもよい中間の弾性スペーサ糸（５６）から構成されている。織層（５２）及び（５４）の繊維は、図が示すように、一般に、Ｘ及びＹ方向に延びている。一般にＺ方向（傾いているが）に延びる弾性を有する糸（５６）は、好都合にはほぼ０．０６２５インチから１インチまでの範囲をとることができる圧力なしの遊離の形状の厚さで２つの織物層を離れて保持している。ポリエステル、グラスファイバー、ケブラー、炭素、及びその組合せなど、広範な織物及び糸の繊維タイプをスペーサの糸として使用することができる。さらに、グラスファイバーマット及びロービングなどの従来の材料を、三次元ニットスペーサ織物のどちらか片面又は両面に縫い付けるか接着してもよく、また他の材料のまわりに縫いつけてもよい。図５に示すように、層（５２）と（５４）の間にはかなりの自由な空間が存在する。
【００２９】
図６に示すように、三次元ニットスペーサ織物（６０）は、図２におけるようにコア要素を表皮に押し付けるために真空（すなわち、周囲圧力より低い圧力）をかけるとき、図示されているＺ方向に弾力的に圧縮される。このスペーサ織物はそれによって幾分平坦化されるが、それにもかかわらず、コアと表皮の界面に順応することができ、その結果、界面全体に一層均一な強化構造が出来上がる。平坦化した界面は、そのとき使用する製作技法によっては接着剤又は樹脂などを注入してもよいが、進行している手順の途中に樹脂で埋めることが好ましい。この図に示されているように圧縮されていても、繊維密度が外側表面のそれより相当に低い大きな自由な空間が外側の層の間に残る。測定するのは困難であるが、計算では、今のところ、圧縮してないスペーサ織物が、約８８〜９０％の空隙率を有する一方で、圧縮したスペーサ織物は約６５〜７５％の空隙率又は樹脂注入のための空間を保持することが示される。
【００３０】
図７は、本発明の実施形態の平面図を示し、平面図に示されている「ツール」は、複雑な弓形の形態を有する型面を表し得ることが理解されよう。この場合は、「真空」と記されているのが、図の上端から真空が引かれることを表し、樹脂の投入が底部に示されている。もちろん、樹脂投入の正確な点は、他の場所もあり得るが、真空ポンプの頭の位置から比較的離れた位置にあるのが一般に最も都合がよい。図７には螺旋形に切ってある管の一部が示されており、これは、マニホルド樹脂投入装置として好都合に働く。この図に示されている積層膜Ａ及び積層膜Ｂは、どの場合も三次元スペーサ織物を含んでおり、以下でより詳細に説明する。
【００３１】
本発明による三次元スペーサ織物を使用する目覚しい特徴の１つは、真空をかけて圧縮しても複合構造物の成分全体を通して未硬化の樹脂を注入するための非常に多くの空間が残っていることである。これは、未硬化のサンプル複合体において、液体樹脂の流頭が組立て品の１つ又は複数のマニホルド構造物を通って導入される時に特に視覚によって見ることができる。出願人の親出願で述べられているように、この流頭の移動速度が、２００％から４００％ほども増加することを認めることができる。この重要な特徴が、本発明における多くの利点をもたらす。例えば、そのため、利用する樹脂を広い粘度範囲で使用することが可能になる。さらに、この技術では常に、樹脂がそのゲル点に到達する前に繊維予成形品の完全な樹脂の注入又はウェットアウトを達成するための「競争」のようなものがあり、そのために不良品ができることになる。樹脂組成物流頭のより高いスピードを実現することによって、完全な注入及びウェットアウトをより広範な周囲条件及び樹脂／触媒の組合せの下でさらに容易に達成することができる。
【００３２】
本発明の実施方法をここでいくつかの実施例により示すが、本発明が、そこで示される特定の条件に決して限定されないことを理解されたい。
【実施例】
【００３３】
バルサ材コア要素を、繊維の端が得られる構造体の平坦な表面に直角となるように配列してＦＲＰ複合体中で使用するのはごく普通である。ここに下記のように繊維組織の端が露出したバルサ材コア要素で４つの試験パネルを製作した。以下の記述は各パネルの積層物のスケジュールを示す。各パネルはＨｅｔｒｏｎ９２２ビニルエステル樹脂を用いて製作し、２５インチＨｇの真空下で注入し硬化させた。
【００３４】
パネル１
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
３／４インチＣＫ−８９ＬａｍＰｒｅｐ  Ｂａｌｓａ
Ｐｏｌｙｂｅａｍ（商標）７３０１
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
パネル２
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
３／４インチＣＫ−８９ＬａｍＰｒｅｐ  Ｂａｌｓａ
Ｐｏｌｙｂｅａｍ（商標）７０３１
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
パネル３
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
Ｐｏｌｙｂｅａｍ（商標）７０３１
３／４インチＣＫ−８９ＬａｍＰｒｅｐ  Ｂａｌｓａ
Ｐｏｌｙｂｅａｍ（商標）７０３１
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
１８オンス  ３Ｔｅｘグラス
パネル４
１８オンス  グラス
１８オンス  グラス
１８オンス  グラス
３／４インチＣＫ−８９ＬａｍＰｒｅｐ  Ｂａｌｓａ
１８オンス  グラス
１８オンス  グラス
１８オンス  グラス
１注：Ｐｏｌｙｂｅａｍ（商標）は、これらのパネルに使用したスペーサ織物の商標である。
【００３５】
Ｐｏｌｙｂｅａｍ（商標）７３０は、ダブルベッド機による３つの棒のラッシェル編みスペーサ織物であって、次の特性を有する：
ウェール数／メートルは５９０、コス数／メートルは５３０である（ウェール＝織目の縦の列、コス＝織目の横の列）。糸は、１００％が約０．２ｍｍの直径のポリエステルのモノフィラメントであると了解されている。
この構造体のラップ仕上げは次の通りである：
棒１  ０２、２２、２０、００、０２、６６、８１０、１０１０、１０８、８８、８１０、６６、
棒２  （２０、４６、８１０、６４、）×３
棒３  ６６、８１０、１０１０、１０８、８８、８１０、６６、２０、００、０２、２２、０２、
０〜２が１本の針の揺れ（転移）である。トリックプレートのギャップは、１０ｍｍである。
【００３６】
Ｐｏｌｙｂｅａｍ（商標）７０３は、同様の特性を有する同様のラッシェル編みのスペーサ織物である。
【００３７】
内側および外側の「表皮」は、３Ｔｅｘから供給された直角に織られたグラスファイバー材料である。
【００３８】
硬化後、パネルについて２つの試験を実施した。
試験＃１のＡＳＴＭ  Ｃ−３９３「曲げ試験」は、曲げ荷重をかけたサンドイッチパネルの試験片の剛性および強さの評価である。
試験＃２のＡＳＴＭ  Ｃ−２９７「層方向引張試験」は、サンドイッチ面に対して垂直方向の構造体コアの引張強さ及び引張係数の評価である。
サンドイッチパネルの端にかける荷重はサンドイッチパネルの面の座屈を引き起こす可能性がある。この外側に向かう座屈は、これら平面のひずみを表している。
結果：
【表１】
2006515809.tif 000003
【００３９】
スペーサＰｏｌｙｂｅａｍ（商標）織物は、その構造体が、空間をおいて離れて向かい合う織物層を有しており、圧縮されていない形態と圧縮された形態の両方で繊維密度が著しく少なくなっている内部領域を明白に含んでいるにもかかわらず、これらの試験結果は、その使用により複合体強度特性に何の悪影響もないことを証明している。
【００４０】
この試験で観察された重大な結果は、引張破損が常にコア（バルサ成分）と表皮の間で起こることであった。バルサコア要素のスペーサ織物と接して接着されている側では破損は決して起こらなかった。つまり、コアの両側にＰｏｌｙｂｅａｍ（商標）７０３を有するパネル３のことである。外側の３Ｔｅｘグラスファイバー表皮は破損し、そのコア要素は破損したが、Ｐｏｌｙｂｅａｍ（商標）とコアの界面は常に無傷のままであった。
【００４１】
試験パネルの製作：
Ｐｏｌｙｂｅａｍ（商標）を含有する積層体の力学的性質を評価するために、追加の平らな試験パネルを製作した。寸法上の考慮事項は選択したＡＳＴＭ試験の要件によって規定されていた。したがって、積層体は、これに基づいて適切な厚さの複合体を生じるように選択した。選択した積層のスケジュールを下の表に示す（図７も参照されたい）。
【表２】
2006515809.tif 000004
【表３】
2006515809.tif 000005
【００４２】
ＡＳＴＭ標準の要件に従って、積層体Ａは、厚さが０．１５７インチ（４ｍｍ）までの積層体を提供するように設計し、積層体Ｂは、厚さが０．３５４インチ（９ｍｍ）までの積層体を提供するように設計されている。
【００４３】
強化層は、Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから供給されたスティッチ結合したグラスファイバーからなり、以下の特性を有する：
Ｊｏｈｎｓｏｎ識別番号：  Ｅ−ＬＴＭ  ２４１５−７
繊維タイプ：              グラスファイバー（Ｅ）
構造：                    ０°／９０°２軸「ＬＴ」シリーズ
乾燥厚さ：                ０．０６６インチ（１．６７６４ｍｍ）
全体重量：                ３９．０８オンス／平方ヤード（１２９１．４１ｇ／ｍ２）
繊維構造データ
０°：          １２．０３オンス／平方ヤード（３０４．６４ｇ／ｍ２）
９０°：        １２．９５オンス／平方ヤード（４０５．０６ｇ／ｍ２）
マット／ベール：（１３．５オンス／平方ヤード）／（１．５オンス／平方フィート）
【００４４】
製作手順：
上で述べた試料要件に対処するために、単一の２４インチ×２４インチのパネルを製作した。そのツールは、ワックスレリース処理をした４８インチ×４８インチの平らなフォーマイカ（Ｆｏｒｍｉｃａ）板からなるものであった。積層物を２４インチ×２４インチに切断し、ツール表面にそれらを特定の順序で置くことによって、積層体Ａ（表１）を仕上げた。グループＡの上面に一端と整合させて正しい向きに６インチ×２４インチ層の積層体Ａの一連のプライ重ねを繰り返すことによって積層体Ｂ（表２）を仕上げた。単一の真空ポートを積層体Ｂに隣接して取り付け、樹脂注入用の螺旋形に切れているラップ成形の管を、やはり図７に示すように、積層体Ａの反対側の端に取り付けた。柔軟性のある真空バッグを、次に取り付けて積層体のまわりを密封し、樹脂注入管をクランプで密封し、真空を引いた。
【００４５】
真空度は、標準的な樹脂トラップについている計器により読み取った。真空度が２６インチＨｇに達した時、クランプを樹脂入口管からはずし、その管をその後ビニルエステル樹脂（〜２３０ｃｐｓ）中に置いた。その部分を横切る均一な流頭が注目された。樹脂の先端が真空ポートに到達したとき、入口の管に樹脂クランプを再度取り付けた。この工程中、最大真空度（２６インチＨｇ）を維持した。ここで、積層体中の過剰の樹脂を、樹脂がゲル化してもはや流れることができなくなる時点まで真空により引き出す。その時まで最大真空度を維持する。樹脂がその発熱を完了し、室温まで冷めた後、そのパネルを後硬化および試験のために取り出した。この試験の間、以下の条件を維持した。
室温：      〜６８°Ｆ
樹脂温度：  〜６８°Ｆ
金型温度：  〜６８°Ｆ
粘度は、７７°Ｆで２３０ｃｐｓと特定された。
【００４６】
繊維容積：  積層体内に真空注入する通常の繊維／樹脂比の範囲（注入媒体なしで）は、４０：６０から７５：３５までである。これらの範囲は重量基準であり、したがって、樹脂及び繊維の両方に関して、使用する成分に大きく依存する。したがって、本発明は、これらの特定の比率に決して限定されないことが理解されよう。
【００４７】
本発明によって提供される利点及び有用性が、種々様々な繊維寸法及び繊維組成物の使用によって実現され得ることは、当業者には明らかであろう。グラスファイバーが普通は広く用いられるが、炭素繊維またはケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）ポリ芳香族繊維などの他の繊維も使用できる。同様に、広い範囲の熱硬化性樹脂（エポキシ、ビニル及びその他の橋かけ可能な材料）もまたこの有用性に適合する。本質的に分かったことは、従来技術では三次元スペーサ織物を利用しているのと異なり、それらが、複合体レイアップ中及びそこを通る樹脂の、より迅速で増大した導入及び流れを可能にする特別の能力を有することである。意外にも、この特徴は、真空をかけたスペーサ織物の圧縮下でさえ存在したままである。そのうえ、スペーサすなわちＺ方向の繊維（図６及び７のイラスト参照）が弾性を保持するので、構造体が跳ね返り、それによりさもなければ最終的に硬化した複合体中で有害となり得る空隙および空洞又は類似の切れ目を埋める傾向が組み込まれている。この跳ね返りは、実は、さもなければ乾燥材料中に存在する繊維と繊維が相互に作用する摩擦を低下させる、樹脂注入によって導入される潤滑性によって促進される。したがって、その結果得られる複合体は、その構造におけるだけでなく、最終的な強度特性においても高度の保全性と均一性を示す。生産工程での著しい節約が本発明を使用することのさらなる利得であって、損耗及び不良品の低減が実現される。
【００４８】
本発明の利点は、型の表面にレイアップした最も外側の予成形品の間に配置した少なくとも１つのモノリシック構造のコア要素を用い、負圧を誘発し、その結果として三次元のスペーサ織物と連絡する硬化性樹脂の流れを生じる真空バッグ手段を使用することによって、最も完全に実現されるものと目下のところ考えられる。本発明の特徴は、その結果生じる比較的高速の硬化性樹脂の流れが、それ自体は三次元スペーサ織物構造を有さないにもかかわらず、隣接する繊維織物層の完全な横へのウェットアウトをも提供し、その結果、均一な樹脂の注入が複合積層物全体で達成されることである。もちろん、本発明はまた、多くの異なる形状の型でも使用することができ、同様に、上記の開放金型技術と同じく密閉金型技術における使用にも適合する。
【００４９】
したがって、本発明は、付随する特許請求の範囲の精神および範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来技術によるＦＲＰ積層構造体の断面を示す略図である。
【図２】本発明によるＦＲＰ積層構造体の断面を示す略図である。
【図３】本発明で使用する三次元スペーサ織物をその圧縮されていない状態で示す略図である。
【図４】本発明で使用する三次元スペーサ織物をその圧縮された状態で示す略図である。
【図５】本発明で使用する三次元スペーサ織物をその圧縮されていない状態で示す略拡大図である。
【図６】本発明で使用する三次元スペーサ織物をその圧縮された状態で示す略拡大図である。
【図７】本発明の別の実施形態の略平面図である。
【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】
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【国際調査報告】
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