(57)【要約】改良される複合構造は、分散基質内に分布されるスレッドを有する。該構造は、該スレッドの全長を支えるポイントの間の距離に基づき強度が増加し、該距離は座屈に対応する臨界長さに対応する距離より短くなるように意図的に選択されている。前記構造は、さまざまな方向に強度：重量比または剛性：重量比の改良を必要とするさまざまな製品に適している。
2004523386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スレッドの形態の強化材料から構成されており、該スレッドを支持するポイント間の距離が座屈の臨界距離未満になるように構成されてなる、部材構造。
【請求項２】
支持機能が発泡体バインディング材料のガスバルブ壁を利用してなる、請求項１記載の部材構造。
【請求項３】
前記強化材料は、３次元方向に配向される一群のスレッドを有してなる、請求項１または請求項２記載の部材構造。
【請求項４】
前記強化材料は、ファブリックにより形成された特定の方向に配向する要素から構成される要素を備えてなる、請求項１乃至３記載の部材構造。
【請求項５】
前記強化材料は、それぞれのスレッド間の距離が不規則になるように構成されてなる、請求項１乃至４記載の部材構造。
【請求項６】
前記発泡体バインディング材料は、バルブ直径およびバルブ壁厚の特定分布により支持される不規則な発泡体形態を有してなる、請求項１乃至５記載の部材構造。
【請求項７】
前記一群の強化要素は、ファブリック、単一スレッド、および無秩序な束の異なる形態を有してなる、請求項１乃至６記載の部材構造。
【請求項８】
前記強化要素、たとえば、繊維スレッドおよびバインディング支持材料のような強化要素と異なる強化要素は、同一の繊維の発泡体を有してなる、請求項１乃至７記載の部材構造。
【請求項９】
前記強化要素、たとえば、配向されたポリエチレン製スレッドおよび支持材料のような前記強化要素の異なる強化要素は、低圧ポリエチレンの発泡体を有してなる、請求項１乃至７記載の部材構造。
【請求項１０】
前記強化要素、たとえば、配向されたポリエチレン製スレッドおよび支持材料のような前記強化要素の異なる強化要素は、高圧ポリエチレンの発泡体を有してなる、請求項１乃至７記載の部材構造。
【請求項１１】
前記強化要素は金属ボロン製スレッドであり、前記バインディング支持材料はセラミック材料、カーバイド材料、または窒化ボロン材料である、請求項１乃至７記載の部材構造。
【請求項１２】
浸透性の外部層を形成する、ミクロサイズの閉鎖バルブからなる外部セルから構成されてなる、請求項１乃至１０記載の部材構造。
【請求項１３】
直角方向のスレッドを介して接続を提供する、自由空間形状（フレートを含む）の形態である強化材料から構成されてなる、請求項１乃至１０記載の部材構造。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のうちいずれかに記載の１つを生産する部材生産方法であって、
モールドにフィティング強化発泡材料を導入することと、
上記強化材料により強化される所望の発泡体が形成するまで発泡を提供することと
を備える、部材生産方法。
【請求項１５】
温度制御壁を有する前記モールドにおける形成によって部材を生産し、壁の温度が発泡体キャバーンサイズの所要方向の分布により決定される、請求項１４記載の部材生産方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５に記載の材料であって、
スレッドの軸方向に予め張力をかけることによって圧縮応力を減少させてなる、材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合構造を含む部材の新規内部構造に関するものである。さらに詳細にいえば、一方において、本発明は、部材内における材料の３次元方向における空間配置および配向を荷重の空間分布に対して適合させる部材の内部構造に関するものであり、他方において、この新規な内部構造は、バインディング材料の含有量を必要最小限度とできるため、部材の比強度または比剛性を向上せしめ、座屈破損を引き起こすことなく部材の慣性モーメントを上昇せしめ、強度を減少させることなく単位体積あたりの重量を減少せしめる。結果として、提案する構造は、さまざまな方向において強度：重量比または剛性：重量比を方向させ、強度特性および特に剛性（座屈を含む）特性の両方を向上させることが可能である。
【０００２】
さらに、本発明は上記提案の部材構造の生産方法を提供し、これにより、さまざまな目的に製品が適合するように強度を３次元方向に配向させることが可能になる。部材構造は、さまざまな形状で提供することができ、サンドウィッチ設計に比べて生産効率はさらに高い。また、提案される製品のバージョンによっては、非常に容易にリサイクルされるものもある。車体および車体の構成部材のような量産製品は特にそうである。この生産プロセスは容易であるとともに安全でもある。
【背景技術】
【０００３】
金属スキンシェルタイプまたはプラスティックスキンシェルタイプの設計である現在の状況は、数字的に次のように特徴付けしうる。大きくかつ薄いシェル胴体のうちの８０％から９５％は剛性と耐座屈性とのために必要である。即ち、材料のうちほとんどは効率的に使われておらず、かつ、その材料の強度特性を利用できないでいる。これらは、飛行機、自動車などにおける比較的単純な胴体のことだけを指しているわけではない。この場合、複雑さの程度は、単位面積当たりのスキンセルの支持体の特定の数により判定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような理由で、「一対のスキン」の厚みを増加し、ハニカムサンドウィッチ構造を付与することにより高い慣性モーメントを有するスキンを開発することが必要であると判断された。複合グラスファイバ製品はこのような状況を大きく変えることはできない。なぜなら、一方において、グラスファイバは、非常に低強度特性を有する樹脂を非常に多く有意成分（４０％〜７０％）として含んでいるからであり、他方において、強化スレッドの空間的および方向的な最適分布を、特に局所的座屈または全体的座屈に対して達成することが著しく困難であるからである。
【０００５】
サンドウィッチハニカム設計により著しい改良が達成されている。このタイプの設計は、工作機械器具設備の必要から著しく高額の生産費用を必要とする理由から、最初はまず航空産業において用いられる。原則として、サンドウィッチ設計製品は、リサイクルできなく、複雑な生産プロセスであると考えられている。ハニカム設計と平行して、トウモロコシの如き発泡体材料を代替使用しても状況の改善にはならない。
【０００６】
デュポン社のイスラエル特許番号第75426号と、フォスタグラント社の同第36522号により著しい改善が提供されているが、これらの設計では、基質用の材料対の選択が限定されるとともに、セルまたはプロファイルが特定の形状に限定され、さらに重要なことに、３次元方向の立体配向強度を前もって決めることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は部材の新規の内部構造に関するものである。さらに詳細には、本発明は構造に関するものであり、この構造は、一方において、荷重の空間分布に対して材料の３次元方向の部分強度を適合せしめることができ、他方において、バインディング材料の含有量を必要最小限度にすることにより、比強度または比剛性を向上せしめ、座屈破損を引き起こすことなく部材の慣性モーメントを上昇せしめ、比重量を減少せしめる。提案する構造は、強度および特に剛性（座屈を含む）の両方を向上させる、さまざまな３次元の配向方向における強度：重量比および剛性：重量比を向上させることが可能である。
【０００８】
さらに、本発明は上記提案の構造を有する部材を生産するための方法原理を提供しており、これにより、さまざまな目的に製品を適合するように３次元方向に強度を配向することができる。提案する部材の構造は、サンドウィッチ設計と比べてさらに高い生産効率で、さまざまな形状で提供されうる。また、提案の製品の多くは容易にリサイクルされる。この生産プロセスは容易であるとともに安全でもある。
【０００９】
上記部材の新規構造は、発泡体形状を含む特定の種類のバインディング材料の分布を有している。部材の強化材料は、ポリマースレッド、有機フィラメントおよび非有機フィラメント、不織布ファブリックおよび織物ファブリックなどでありうる。一つの部材にこれらの強化タイプを組み合わせることも可能である。部材の基質材料は、上述のような組み合わせたものを含む強化材料と同一の原料から構成されうる。中実でない（発泡体を含む）基質は、スレッドのセグメントを支持する部分間が所定の距離であるように配置される（発泡体のセルの場合、セル壁と強化スレッドとの交差点がスレッドを支持するポイントである）。セル壁が必要な剛性を有し、スレッドの直径が、長さ：直径比の特定の要件を充たすと、所定の空間配向が得られ、３次元方向の強度特性分布を得るために不可欠な特性に関連する要件をも満足させる。提案する部材内部構造を利用すれば、従来の複合材料の場合の５０％〜６０％から５％〜１０％にまでバインディング材料を減少することができ、それに続いて、重量と材料コストとを同時に低減でき、生産プロセスを容易にすることができる。
【００１０】
他方、提案する部材構造の材料アーキテクチャによると、以下の三つのおもな実施例が考えられる：
１．低密度のバインディング材料および強化材料−バインディング材料の密度は３０〜６０ｋｇ／ｍ3に減少させうる。プラスティック強化材料の比重量は、１０００ｋｇ／ｍ3に減少させうる。
２．部材の強化材料の最適な分布（空間的配置および配向）−この種の分布の簡易な例は、強化材料が周辺に配置され、バインディング材料が内部に配置されている形態である。
３．機能の連合−部材強度および部材の断熱性および防音性−この意味において、上述の特性は、対応する部材および組立体の曲げ強度および剛性の必要要件を充たしている。
【００１１】
新規の部材構造により、同一の生産プロセスにおいて、内部材料構造と外部装飾スキンとの両方が実現されている。
【００１２】
バインディング材料は、強度構成部材の材料を含む、異なるポリマーから生成されうる。
【００１３】
気孔（セル）サイズの範囲を０．２ｍｍから５ｍｍまで、適切な平均材料密度を２０ｋｇ／ｍ3から１５０ｋｇ／ｍ3まで（ポリマーの場合）にする必要がある。
【００１４】
本発明の一つの目的は、定量的に最適条件でスレッドを空間に分布・配向させることである。製品の制御は、一方においては、強化要素の形態をきめる定量的な方法により、他方においては、発泡体セルの分布を含む発泡体の基質状態により得られうる。セル分布の所望の様態とは、「棒におけるオイラーの臨界長さ」に基づく様態である。スレッド−バインディング対の場合における可能な事例の一部は以下の通りである：
１．低圧ポリエチレンのバインディング材料と高強度（分子配向による）ポリエチレンスレッド。
２．低圧ポリエチレンのバインディング材料と同一の材料によるスレッド。
【００１５】
上述の事例１の場合、ヤング率は１，１９４，０００ｋｇ／ｃｍ2に達し、バルブ厚みがセルの直径の１％下において、セル：スレッド間の直径比は１０から５０までの範囲である。
【００１６】
上述の事例２の場合、ヤング率は３０，０００ｋｇ／ｃｍ2であり、セル：スレッド間の直径比は５から１０のみである。
【００１７】
有益な特性は以下のとおりである：
セル壁の厚みは１０ｍｋ、基質材料に対するフィラメントの重量比は３０：１、全体の密度は３４０ｋｇ／ｃｍ3以下である。許容可能な応力（弾性限界に対して）は３次元圧縮において３００ｋｇ／ｃｍ2である。この構造の場合、座屈抵抗（全体としての）は、発泡体のみの場合の座屈抵抗の８０倍もある。この関係は上述の３次元圧縮の場合には最適である。他の場合には、セルサイズを大きくしたものが用いられ、これにより、材料の密度の低下がもたらせる。
【００１８】
セルサイズ分布の制御は、生産プロセスにおける基質への加熱と冷却とを整合させるトポロジー管理を制御することにより得られうる。
【００１９】
本発明により提案される方法は、以下のように、製品全体の一部の部材の強化に用いられうる：
１．さまざまな形態のＳＴ．Ｍ．および／またはさまざまな形態の複合。
２．バインディング材料が作成（発泡を含む）される前に、ＳＴ．Ｍ．セットを前もって挿入する。
３．ＳＴ．Ｍ．の注入とバインディングの形成とを同時に行う。
５．ＳＴ．Ｍ．の型枠への注入とバインディングの形成とを同時に行う。
６．強度向上材料を製品の一部として短いフィラメントの形態で挿入しうる。これらのフィラメントの長さは、セルの直径の３〜１０倍の間でありうる。
７．また、強度向上材料を、セルの直径の１００〜１０，０００倍の非常に長いフィラメントをランダムに配向させた形態で挿入しうる。
８．強度向上材料は、さまざまなファブリック材料の形態で挿入されうる。これは、内部圧力を受けるシェルの場合と、さまざまな形態の荷重を受けるプレートの場合に効果的である。
９．強度向上材料は、直角方向の織布スレッドによって相互接続された層として形成されうる。このスレッドは、対応する方向に対して所望の圧縮抵抗を有している。発泡するバルブの直径の分布は、スレッドの直径の分布、外部層までの距離の分布、およびスレッドの接続頻度の分布と一致する。
１０．強度向上材料は、部材の骨格構成要素として形成され、発泡前にモールドに挿入されうる。基質材料は、強化材料とモールド内部の空隙を通って流れるガスとの反応の結果作成されうる。このプロセスは、ステータとタービンブレードとを備えるガスタービンの部材を生産するときに用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施例は、スレッド間の接続部2を介して支えられ、単一方向に配向される強化材料スレッド1を有する部材断片から構成されている。  確定された接続部間の距離Aはオイラーの臨界距離に等しい（またはそれ未満）。このような材料の構成は、スレッド1に加えられる圧縮力に耐え、X軸方向の座屈を防ぐ。即ち、Z方向の圧縮力に対する抵抗を得るためのスレッドの所要横断面（最終的には、重量）は、座屈抵抗が同一の場合、中実壁の構成と比べて大幅に減少しうる（最大５〜１００倍）。即ち、Z方向の圧縮力に対する抵抗により、スレッドにより強化された材料は、圧縮に対して有効な強度が得られる。この場合、接続部2による追加重量は、スレッドの臨界距離に比例する中実結合の接続部重量よりも５〜２０倍少なく、追加により蓄積される重量が減少することを表している。
（第２の実施の形態）
図２は、コンパクトに単一方向にモールド充填されたボロン製スレッド21から生成された部材断片構造を示している。接続部22で接続されるスレッド21は、８００℃を超える温度でアンモニアを供給することにより生成される。続いて、接続部間で接続され、外部表面23上にあるスレッドには、窒化ボロンの保護層が形成される。このような構成は、Z方向の張力（遠心力）と、X方向およびY方向の曲げ（ガス圧）と、ガス圧の衝撃の結果、ガス圧の方向とは反対側の他の外部スレッドに起こりうる座屈とに耐えるに違いない。このような用途において好ましい部材構造としては以下のものが策定されうる：
１．単一方向のボロンは１１５０℃の高温において、即ち２５０℃から３００℃さらに高い温度においてさらに強い力に耐えることができる（窒化ボロンにより保護されているボロンの場合）。タービンブレードの温度を上昇させると、ジェトエンジンに対する現在の数値と比べてタービンの効率が最高２０％上昇することになる。
【００２１】
２．外部ブレード表面を焼入れ手段により保護すると、そのブレードの耐磨耗性が向上する。
【００２２】
３．ブレードの重量を４倍（ニッケル合金およびコバルト合金に比べて）減少させ、同時にZ軸方向の負荷を減少させると、特にブレードのディスクへの接合部においてブレードの応力が減少することになる。
【００２３】
４．遠心力の低下は、タービンディスク重量の減少に起因する。
【００２４】
５．提案する技術を用いると、工作機械器具設備なしで記載されたフォーメイションから直接にブレードを生産することが可能になる。
【００２５】
６．このタービン（またはステータ）ブレードの構成は、セラミックブレードの特徴である材料の脆弱性を防ぐに違いない。脆弱性を防ぐ理由は、頑強な金属であるボロンが材料に弾性を与えるからである。一方、金属ボロンおよび窒化ボロンは同じ熱膨張係数を有している。
【００２６】
ジェット機のステータブレードおよびコンプレッサブレードならびにステータの生産のためにこの技術を適用しても同一の結果が得られうる。コンプレッサブレードおよびステータの場合には、窒化ボロンコーティングが炭化ボロンにさらに用いられてもよい。
（第３実施の形態）
図３は、発泡体構造の結合材料を介して支えられる単一方向に配向される強化スレッドを有する構造を示す部材断片の断面図である。図３に示すように、実施例は、接続部32を介して支えられる単一方向に配向される強化材料スレッド31と、スレッド間に存在し、ガスで充填されるシェル壁34とから構成される。この種の材料（ヤング率およびスレッド直径Dにより規定される）の場合、確定された接続部間の距離Aは、臨界（オイラー）長さと同じ（または未満）である。このような構成は、スレッド31に加えられる圧縮力に耐え、X軸およびY軸方向の座屈を防ぐ。即ち、Z方向の圧縮力に耐えるスレッドの所要の横断面（および、最終的には重量）は、同等の座屈に耐える中実壁の構成と比べて、５〜１００倍急激に減少しうる。即ち、Z方向の圧縮力に対する抵抗により、スレッドで強化された材料は圧縮強度が得られる。この場合、接続部32による追加重量は、スレッドの臨界長さに比例する中実結合体の接続長さの重量よりも５〜２０倍小さく、追加により蓄積される重量が減少することを表している。
【００２７】
この種の材料構成は、機械的強度を防音および（または）断熱ならびにエネルギー吸収空間（安全要素）と関連付けしなければならない場合において、非常に実用的であるのに違いない。
（第４の実施の形態）
図４は、スレッド間の接続部を介して支えられ、３次元方向において直交する方向に配向される拡張スレッドを有する構造を示す部材断片の斜視図である。図４に示すように、実施例は、スレッド間の接続部42を介して支えられ、空間に配向する強化材料スレッド41を有する部材断片から構成されている。確定された接続部間の距離Aは、臨界（オイラー）距離に等しい（または未満である）。この材料構成は、スレッド41に加えられる圧縮力に耐え、直交方向の座屈を防ぐ。即ち、任意のスレッド軸方向に加えられる圧縮力に耐えるための所要の横断面（そして、結果的には重量）は、座屈に対して同等の抵抗をする中実壁と比べて急激に減少しうる（最高５〜１００倍）。即ち、あらゆる方向の圧縮力に対して抵抗することにより、スレッドで強化された材料は圧縮強度が得られる。この場合、接続部42による追加重量は、スレッドの臨界長さに比例する中実結合体の接続長さの重量よりも５〜２０倍小さく、蓄積される重量が減少することを表している。
（第５の実施の形態）
図５は、発泡体バインディング構造により支えられ、３次元方向において直交する方向に配向する拡張スレッドを有する構造の斜視図である。図５１に示すように、実施例は、接続部52を介して支えられ、直行する方向に配向される強化材料スレッド5を含む空間と、スレッド間に存在し、ガスで充填されるシェル壁34とから構成されている。この種の材料（ヤング率およびスレッド直径Dにより規定される）の場合、確定された接続部間の距離Aは、臨界（オイラー）長さに等しい（または未満である）。このような材料構成は、スレッド51に加えられる圧縮力に耐え、直交する方向への座屈を防ぐ。即ち、力が加えられる方向の圧縮力に耐えるためのスレッドの所要の横断面（および、結果的には重量）は、座屈に対して同等な抵抗を示す中実壁の構成と比べて急激に減少しうる（５〜１００倍）。即ち、力が加えられる方向の圧縮力に対する抵抗により、スレッドにより強化された材料は圧縮強度が得られる。この場合、接続部52による追加重量は、スレッドの臨界長さに比例する中実結合体の接続長さの重量よりも５〜２０倍小さく、蓄積される重量が減少することを表している。
【００２８】
この種の材料構成は、機械的強度を防音および（または）断熱ならびにエネルギー吸収空間（安全要素）と関連付けしなければならない場合において非常に実用的であるに違いない。
（第６の実施の形態）
図６は、発泡体構造セルにより支えられ、３次元方向に無秩序に配向する拡張スレッドを有する部材断片内部構造の断面図である。図６に示すように、本実施例は、スレッド間の接続部62を介して発泡体シェル壁により支えられる、空間に無秩序に配置される強化材料スレッド61から構成されている。確定された接続部間の距離Aは、臨界（オイラー）長さと等しい（または未満である）。このような構成は、構成部分のいずれかの側面に加えられる曲げモーメントにおける圧縮力に耐え、このモーメント表面上の局所的な座屈を防ぐ。即ち、この構成により、高い慣性モーメントと、非常に薄い外部スキンによる抵抗モーメントとを有する部材の構築が可能になり、このスキンが局所的に座屈することが妨げられる。どのスレッド軸に加えられてもその圧縮力に耐えられるスレッドの所要の横断面（そして、結果的には重量）は、座屈に対して同等の抵抗を示す中実壁の構成と比べて急激に減少しうる（５〜１００倍）。即ち、すべての方向の曲げモーメントに対する抵抗により、スレッドで強化された材料は圧縮強度および引張り強度が得られる。この場合、接続部62および発泡体セルによる追加重量は、スレッドの臨界長さに比例する中実結合体の接続部の長さの重量よりも５〜２０倍小さく、蓄積される重量が減少することを表している。
【００２９】
原理的には、シェル部分、大きなプレートなどのこのような構造に関しては、とりわけ、従来のサンドウィッチ材料に類似している。主な相違点は以下のように記述しうる：
１．外部中実セルもしくは外部擬中実セルまたはプレートの部材壁の最少厚みは、座屈に関する限りは無制限である。
【００３０】
２．外部の剛性要素間の空間は剛性を制御しうる。たとえば、最適な分布である周面方向に増加する剛性などである。
【００３１】
３．工作機械器具設備をさらに必要とすることなく単一生産プロセスにおいて部材を生産する。
【００３２】
４．強化材料および結合材料が同一の原料から構成され、これにより、製品を容易かつ効率的にリサイクルできる部材の生産の可能性。
（第７の実施の形態）
図７は、他の強化要素が挿入されておらず、セルが所定の空間分布を有する発泡体材料の部材複合構造である。
【００３３】
図７は、部材断片の断面図を示し、提案する部材構造の基本的な構造原理を説明する。この種の構造設計における主原理は、一つの構成要素として結合要素と強化要素とを使用することである。
【００３４】
原理的には、この構成は動物および人間の骨構造に非常に類似している。
【００３５】
強化要素は、発泡体セル74である。接触点と異なるセル間の分割点とが接続点72である。この種の構成の主問題は、さしずめ、物理的・化学的な特性ではどの形式をもってしても発泡体セルの形態では強化材料を作成できないということである。使用可能な強化材料は、いずれも、フィラメント型スレッドを含む線形構造を有している。セル壁として、発泡体材料は、強度を提供していないがその部分の慣性モーメントを大きくしている。ほとんどの場合、セルサイズ74は、最適な分布（セルサイズを周面で減少させる）を示している。これらのセルは、開口もしくは閉口していてもよく、透過であってもよく、または透明であってもよい。生産されるとき、セルは、形成プロセスにおいて、モールド壁の加熱温度または冷却温度を制御することにより制御されうる。
（第８の実施の形態）
図８は、実施例７で記載された空間分布と同様の所定の空間分布を有する発泡体材料の部材断片構造である。この構造において外部層のセルサイズは特異的であり、これにより、動物（人間）の骨構造に類似した、透過性または気密性を有する擬中実外部スキンが小さなセルから生成される。
（第９の実施の形態）
図９は、成形されたファブリック層95を介して、プレートを含む自由表面に成形される部材の断片を示している。この成形ファブリック層は、強度および剛性が外部表面上において増加するように配置されたスレッドから生成されており、高い慣性モーメントを実現している。ここでは、強度特性および剛性特性が可及的に達成されており、これにより、強度および剛性が決定されうる。樹脂部は、接続点92において接続される発泡体セル94の形態で提供されており、発泡体セルは、発泡体バインディング生産プロセスにおいて生成される。
【００３６】
最少抗座屈サイズAは、セルのサイズとその分布とにより決定される。同時に、強度は外部（ファブリック）層の厚みと強度とにより専ら決定される。
（第１０の実施の形態）
図１０は、成形されたファブリック層105を介して、プレートを含む自由表面上に成形される部材の断片を示している。成形されたファブリック層は、強度および剛性が外部表面上において増加するように配置されたスレッドまたはファブリック（織物または不織布）から生成されており、高い慣性モーメントを実現している。ここでは、強度特性および剛性特性が可及的に達成され、これにより、強度および剛性が決定されうる。ファブリック支持部材は、接続点102で接続される発泡体セル104の形態であり、発泡体バインディング生産プロセスにおいて生成される。
【００３７】
追加の抗座屈強度は、距離Aの間隔を有して直交するフィラメントを介して得られる。フィラメントBの長さは、セルのサイズとその分布とにより決定される。最少抗座屈サイズA、Bにより、外部ファブリック層の座屈抵抗が決定される。部材（またはその断片）の強度は、外部（ファブリック）層の厚みと強度とにより専ら決定される。
（第１１の実施の形態）
図１１は、空気力学的ホイルの形態の強化材料を備える部材構造を示しており、この部材構造は、距離Aの間隔を有する接続スレッド102を介して組み立てられる二つの自由形状の対向する形状体から構成されている。支持システムは、発泡体セルが空間に分布する発泡体バインディング材料の形態で実行される。この分布は以下の条件に対応する必要がある。外部帯域においては、相対セル直径D1は、ファブリック層のスレッドの座屈要件に従う必要がある。即ち、セル直径はスレッドの臨界オイラー長さ未満でなければならない。内部領域においては、セル直径は、接続スレッドのオイラー臨界長さD2に対応する必要があり、この接続スレッドは外部表面に対して略直行している。一方、このサイズは、接続スレッド間の距離A2に適合している必要がある。
【実施例】
【００３８】
（実施例１）
部材用途：一体構造型車体（セダン  ４１５０ｍｍ  ２５００ｍｍ  車軸距離、１３５０ｍｍトラック）
負荷状況（衝撃を含む）：
１．ねじれ  −  １０００ｋｇｍ（車軸距離２５００ｍｍに基づく）
２．曲げ  −  最大モーメント１２５０ｋｇｍ
３．Ｘ方向の圧縮  −  １９００ｋｇ
４．Ｙ方向の圧縮  −  １２００ｋｇ
５．＋Ｚ方向の圧縮  −  ４０００ｋｇ
６．−Ｚ方向の圧縮  −  １６００ｋｇ
追加の条件：
１．浸透性および表面の品質が大変重要である。
２．部材は防音材および耐熱材を含む。
【００３９】
強度および剛性：
１．外部ファブリック層に直交するスレッドを介して接続され、これらの外部ファブリック上において展開・形成される形状
２．ファブリック  −  Ｘ方向（縦糸）に４端部／ｃｍ、Ｙ方向（横糸）に２端部／ｃｍ、そして、Ｚ方向に（接続スレッド、１端部／１０ｃｍ）の条件で織られる。
３．スレッド厚み  ０．５ｍｍ
４．通常ファブリック平面  ２５ｍ2
５．ファブリックの比重量  −  ９５ｇ／ｍ2
６．強化材料  −  分子配向ポリエチレン
７．強化材料の通常重量  ２．３３ｋｇ
８．強化材料の引張り強度  ５Ｇｐａ
支持バインディング・装飾層：
１．支持・バインディング発泡体材料の体積  −  １．７ｍ3
２．発泡体材料の比重量  −  ４０ｋｇ／ｍ3
３．発泡体支持・バインディング材料の重量  −  ６８ｋｇ
４．装飾フィルムの厚み  ０．２ｍｍ
５．装飾フィルムの重量  −  ４．７５ｋｇ
ドア、窓、およびサスペンションを除く本体の全重量は７５．１ｋｇである。断熱材および塗装には座席システム、騒音システム、および接続システムが含まれる。
【００４０】
（実施例２）
部材用途：一体構造型冷蔵庫本体（容積５００リッター、  ７４０ｘ６２０ｘ１７５０ｍｍ）。
【００４１】
負荷状況（衝撃を含む）：１．Ｚ方向の圧縮  １００ｋｇ
追加の条件：
１．浸透性および表面の品質が大変重要である。
２．部材は防音材および耐熱材を含む。
【００４２】
強度および剛性：
１．ポリエチレン製の短いスレッドおよびフィラメントを、密度分布を変えながらバインディング材料で充填されたガンを用いて基質に噴霧する。壁近傍（１０ｍｍの深さ）におけるスレッドの分布  −  ５端部／ｃｍ2、壁間隔２０ｍｍ毎の中心の分布（１端部／１ｃｍ2）
２．スレッドの厚み  ０．５ｍｍ
３．スレッドの比重量  −  ０．９５ｇ／ｍ2
４．強化材料  −  ポリプロピレン製スレッド
５．強化材料の総重量  １．０２ｋｇ
６．強化材料の引張り強度  ０．８Ｇｐａ
支持バインディング・装飾層：
１．支持−バインディング発泡体材料の体積  −  ０．１５９ｍ3
２．発泡体材料の比重量  −  ３０ｋｇ／ｍ3
３．発泡体支持・バインディング材料の重量  −  １．８５ｋｇ
４．装飾フィルムの厚み  ０．２ｍｍ
５．装飾フィルムの重量  −  １．８９
本体の全重量：４．７６ｋｇ、ドアおよびサスペンションを除き、断熱材および装飾層は含まれる。
【００４３】
（実施例３）
部材用途：タービンブレード（コード  ４５ｍｍ、長さ  １２０ｍｍ、高さ  １５％、厚み  ７％、ねじれ  ３５度）
負荷状況：
１．Ｚ方向の遠心加速度  １１２５０ｇ
２．曲げ  −  Ｘ方向、Ｙ方向の最大モーメント  １．２５ｋｇｍ
３．Ｘ方向対するねじれ  ０．９ｋｇｍ
４．曲げモーメント値５０％と、周波数６７４０Ｈｚとを有する振動
５．温度  １４７０OＫ
６．酸素濃度  ７％
追加の条件：１．浸透性および表面の品質が大変重要である。
【００４４】
強度および脆弱性：
１．ブレードの全長にわたりＺ方向に配置さる軸方向（Ｚ方向）のフィラメント
２．どのようなブレードの長さであっても密着すべく高密度に圧縮されたボロン製のスレッド。
３．スレッドの厚み  ０．５ｍｍ
４．材料（ボロン）の比重量  −  ２．３４ｇ／ｃｍ3
５．強化材料  −  ボロン
６．強化材料の総重量  １２．３３ｇ
７．強化材料の引張り強度  ７Ｇｐａ
支持バインディング・保護層：
１．支持バインディング発泡体材料の比重量  −  ２．３４ｇ／ｃｍ3
２．支持バインディング材料の重量  −  ６．１４ｇ
３．空気力学的保護層の厚み  ０．１５ｍｍ
４．保護層の重量  ３．５１ｇ
ブレードの全重量：２０．７９ｇ、ロックを除く。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】スレッド間の接続部を介して支えられ単一方向に配向される強化スレッドを有する構造を示す部材断片の断面図である。
【図２】モールドに充填されたコンパクトな単一方向のボロンスレッドから作成されるステータの構造スキームまたはタービンブレードの構造スキームを示している。これらのスレッドは、８００oＣを超える温度下のアンモニアフローガスと結合する。これにより、前記スレッド上に窒化ボロンの保護（そして接続）層が形成される。
【図３】発泡体構造のバインディング材料を介して支えられ単一方向に配向される強化スレッドを有する部材の構造を示す断面図である。
【図４】スレッド間の接続部を介して支えられ、３次元方向において直交する方向に配向される拡張スレッドを有する部材構造の斜視図である。
【図５】発泡体バインディング構造により支えられ、３次元方向において直交する方向に配向する拡張スレッドを有する部材断片の構造の斜視図である。
【図６】発泡体構造セルで支えられ、３次元方向において無秩序である拡張スレッドを有する部材断片の内部構造の断面図である。
【図７】別の強化要素が挿入されておらず、セルが所定の空間分布を有する発泡体材料の部材構造である。
【図８】別の強化要素が挿入されておらず、透過性または気密性を有しかつ（または）装飾される擬中実の外部スキンが小さなセルから作成され、セルが所定の空間分布を有する発泡体材料の部材構造である。
【図９】ファブリック層から成形され、外部表面の近くに載置されるプレートを示している。
【図１０】他のフィラメントの空間分布を有し、厚肉プレートの外部表面の近くに載置され、ファブリック層から成形されるセルの断片を示している。樹脂部は、特定の微細配列の空間−セルサイズ分布を有する発泡体である。
【図１１】ファブリック形状に対して直角に配置されているさらに強化するためのスレッドと、発泡体セルが特定の分布を有する発泡体バインディング材料とよりなるファブリック形状の形態をした強化材料の部材断片を示している。
【符号の説明】
【００４６】
1, 21, 31, 41, 51, 61  スレッド
2, 22, 42, 52, 62  接続部
23  外部表面
34  シェル壁
72  接続点
74, 94, 104  発泡体セル
72, 92, 102  接続点
95, 105  ファブリック層
A  接続部間の距離
A2  接続スレッド間の距離
B  フィラメント長さ
D  スレッド直径
D1  相対セル直径
D2  接続スレッドのオイラー臨界長さ
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
2004523386.tif 000072