(57)【要約】本発明は、・強化糸の少なくとも５０ｗｔ％が親密に混合された強化フィラメントと有機材料フィラメントから成る混成糸である、強化糸の一方向ラップを形成すること、・前記ラップの折り畳みを可能にする結束性を与えること、・移動支持体の上にこのラップを移動方向に関して横方向に折り畳むこと、・強化糸／有機材料アッセンブリを加熱し、移動方向に移動させ、加熱作用によって、適切であれば圧力をかけて該アッセンブリを固定させ、次いで、複合バンドを形成するためにそれを冷却すること、・１つ又は複数の複合シートの形で前記バンドを集めることを伴う、多軸繊維強化材を有する複合シートの製造に関する。本発明はまた、該方法を実施するための装置、及び、得られた生成物に関する。
2004530053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
・強化糸の少なくとも５０ｗｔ％が親密に混合された強化フィラメントと有機材料フィラメントから成る混成糸である、強化糸の一方向ラップを形成すること、
・前記ラップの折り畳みを可能にする結束性を与えること、
・移動支持体の上にこのラップを移動方向に関して横方向に折り畳むこと、
・強化糸／有機材料アッセンブリを加熱し、移動方向に移動させ、加熱作用によって、適切であれば圧力をかけて該アッセンブリを固定させ、次いで、複合バンドを形成するためにそれを冷却すること、
・１つ又は複数の複合シートの形で前記バンドを集めること
を伴う工程を含んで成る、多軸繊維強化材を有する複合シートの製造方法。
【請求項２】
該支持体がコンベヤーであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該支持体がガラス糸の一方向ラップであり、そのうちの少なくともいくつかがガラスフィラメントと熱可塑性有機材料フィラメントから成る混成糸であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該強化フィラメントがガラスフィラメントであることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
該一方向ラップが、ガラスフィラメントと熱可塑性有機材料フィラメントから主として成る混成糸のみから構成されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
該糸が少なくとも２０％のガラスを含んで成ることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
該ラップが、ニードリングによって又は圧力下で水の噴射にさらすことによって結束されることを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
該ラップが、適度な熱処理によって結束されることを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
該ラップが、接着性材料を供給することによって結束されることを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
該材料が、粉末、ウェブ又はフィルムの形状を用いることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
該ラップがスプレッダー／ラッパーによって該支持体上に堆積されることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
親密に混合された強化フィラメントと有機材料フィラメントから成る混成糸の少なくとも１つの一方向ラップが、該強化糸／有機材料アッセンブリの加熱が実施される前に、横に堆積されたラップの上に堆積されることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１３】
該強化材がガラスであり、且つ、該有機材料が熱可塑性であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
コンベヤーと、少なくとも１つの糸供給装置と、混成糸を含んで成る糸ラップを結束させることを可能にする手段と、前記コンベヤー上で糸ラップを横に折り畳むことを可能にする少なくとも１つの装置と、強化糸／有機材料アッセンブリを加熱するための少なくとも１つの装置と、前記アッセンブリを冷却するための少なくとも１つの装置とを含んで成る、請求項１〜１３の何れか１項に記載の方法を実施するための装置。
【請求項１５】
さらに、前記アッセンブリを圧縮するための少なくとも１つの装置、及び／又は、少なくとも１つの切断装置、及び／又は、複合シートを集めるための少なくとも１つの装置を含んで成る、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
該ラップを結束させることを可能にする手段が、ニードリング装置、圧力下で水を噴射する装置、加熱装置、又は、接着性材料の供給を可能にする装置から成ることを特徴とする、請求項１４及び１５の何れか１項に記載の装置。
【請求項１７】
該ラップを堆積させる手段がスプレッダー／ラッパーであることを特徴とする、請求項１４〜１６の何れか１項に記載の装置。
【請求項１８】
多軸繊維強化材が、移動方向に対して、３０°〜８５°、好ましくは４０°〜７０°、特には４５°又は６０°で変化する対角を形成する方向に配列されることを特徴とする、熱可塑性有機材料と多軸繊維強化材に基づき、且つ、請求項１〜１３の何れか１項に記載の方法によって得られる複合シート。
【請求項１９】
相当な変形を有する成形コンポーネントを形成するための、請求項１８に記載の複合シートの使用。
【請求項２０】
親密に混合された強化フィラメントと有機材料フィラメントから成る混成糸に基づき、且つ、請求項７〜９の何れか１項に記載の処理によって結束された一方向ラップにおいて、少なくとも５０％の混成糸を含んで成り、且つ、５Ｎ／５ｃｍよりも高い横方向の引張強さを有することを特徴とする、一方向ラップ。
【請求項２１】
少なくとも２０ｗｔ％のガラスと８０％〜１００％の混成糸を含んで成ることを特徴とする、請求項２０に記載のラップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸繊維強化材を有する複合シート、より特には、異なる方向に配列されたガラス繊維などの強化繊維の一方向ラップと有機材料との結合によって形成される複合シートの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の１つの使用分野は、複合材料から成形されたコンポーネント、特には、成形の間に相当な変形を必要とするコンポーネントを製造するのに向けられる、多軸繊維強化材を有する複合シートの製造である。
【０００３】
複合シートは、通常、異なる融点を有する少なくとも２つの材料から構成され、該材料は、一般的には、母材として働く熱可塑性有機材料と前記母材の内部に埋め込まれた強化材である。製造の間、熱可塑性有機材料は、液体の様相、又は、粉末、フィルム、箔若しくは糸など、固体の様相を想定することができる。次に、強化材は、連続糸又は切断糸の形状、連続糸又は切断糸のマット、織物、網などを選択することができる。結合されるべき各材料の形状及び種類の選択は、製造されるべきコンポーネントの最終的な形態及び性質に依存している。
【０００４】
強化材と熱可塑性有機材料の結合を可能にする、すでに多くの方法がある。
【０００５】
フランス特許第２，５００，３６０号明細書において、複合シートは、強化糸と熱可塑性糸の織物の上に置かれた層を熱間圧縮することによって製造されており、熱可塑性糸は、たて糸、よこ糸又は同時に両方に配列することができる。しかしながら、得られる複合シートの使用は、ほとんど変形しない単純な形状の平面パネル又は湾曲したコンポーネントの製造に限定的なままである。
【０００６】
フランス特許出願第９，９１０，８４２号明細書においては、複合シートは、平行な糸の束と、束の方向に関して横に配向した糸のラップを結合させ、次いで、このようにして形成されたアッセンブリを加熱し、続いて冷却することによって得られる。該アッセンブリの糸は、ほとんどの場合、親密に混合されたガラスフィラメントと熱可塑性材料のフィラメントから成る混成糸である。得られる複合シートは、直角（９０°）に交差したラップから成る。
【０００７】
フランス特許第２，７４３，８２２号明細書においては、適切であれば連続糸又は切断糸と結合した、熱可塑性フィラメントとガラスフィラメントの混成糸の織物をコンベヤーの上に連続して堆積させることによって、複合シートを製造することが提案されている。続いて、該アッセンブリは温気炉において予熱され、次いで“バンドプレス”に導入され、その内部で加熱及び冷却され、同時に圧縮された状態に保たれる。複合シートは、成形又は型押による複雑な形状のコンポーネントを製造するのに特に適しているが、さらに多くの変形を有するコンポーネントが得られるべきときには、該複合シートは完全に満足のいくものであるというわけではない。
【０００８】
米国特許第４，２７７，５３１号明細書はまた、成形によって複雑な形状のコンポーネントを製造することが可能な複合シートを記載している。この特許によれば、連続ガラス糸によるニードルマットの２枚のバンドが、それらを互いに接合する熱間圧縮装置に平行な経路に沿って供給される。該バンドが互いに接合されるとき、互いに向かい合ったこれらのバンド面は液体熱可塑性材料でコーティングされ、外面は熱可塑性有機材料のフィルムで覆われる。このアッセンブリは、フィルムを確実に融合するために同時に加熱及び圧縮され、そして冷却される。このような複合シートの製造は比較的複雑であるうえに、強化糸を複数の方向に配列させることができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の１つの目的は、特には、（例えば、小半径の湾曲などを有する部分に接続された又は接続されないリブを含んで成ることができる）複雑な形状の、及び、繊維構造の相当な変形（即ち、広い範囲の変形）を必要とする高い起伏のある、複合コンポーネントを製造できるようにするために、熱可塑性有機材料と、異なる方向に配列された、特にガラスの強化糸の一方向ラップとを結合させることによって形成される複合シートの製造方法を提供することである。
【００１０】
本発明の別の１つの目的は、多軸繊維強化材を有し、規則的な配列の繊維を具備し、及び、（５００ｇ／ｍ２程度で且つ１０００〜１５００ｇ／ｍ２までの、３０００ｇ／ｍ２でさえある）単位面積あたり高い質量を有することが可能な均一複合シートを提供することであり、その幅は３ｍに達することがある。特に問題となるのは、多軸繊維強化材を有し、シンメトリーの特徴を具備し、並びに、主一方向ラップ（０°）が主方向に関して対角（−α／＋α）を形成する横の一方向ラップの片側及び／又は反対側に配置される、複合シートである。
【００１１】
本発明の別の１つの目的は、糸の接続を使用することを必要とせずに、比較的幅の広い一方向ラップから、多軸繊維強化材を有し、単位面積あたり可変且つ比較的高い質量を有する複合シートを連続的に且つ一回の工程で作製することを可能にする、この方法を実施するための方法及び装置を提供することである。
【００１２】
本発明の別の１つの目的は、取り扱うことができるように十分な結束性を有する、言い換えると、一方向ラップを構成する糸が分散する可能性なく、しかし、それにも関わらず折り畳み操作に適合した柔軟性を具備する、強化フィラメントと熱可塑性フィラメントから成る混成糸を含んで成る、一方向ラップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これらの目的は、
・強化糸の少なくとも５０ｗｔ％が親密に混合された強化フィラメントと有機材料フィラメントから成る混成糸である、強化糸の一方向ラップを形成すること、
・前記ラップの折り畳みを可能にする結束性を与えること、
・移動支持体の上にこのラップを移動方向に関して横方向に折り畳むこと、
・強化糸／有機材料アッセンブリを加熱し、移動方向に移動させ、加熱作用によって、適切であれば圧力をかけて該アッセンブリを固定させ、次いで、複合バンドを形成するためにそれを冷却すること、
・１つ又は複数の複合シートの形で前記バンドを集めること
を伴う工程を含んで成る本発明の方法によって達成される。
【００１４】
例えば、一方向ラップを動かすこと、該ラップを折り畳むことなど、該方法のさまざまな工程は有利には連続的に行われる。
【００１５】
“シート”（同様に“バンド”）とは、本発明によれば、その面積に関して小さな厚さの、一般に平面で（しかし、適切であれば曲げることができる）且つ堅い部材であって、一方で同時に、好ましくは１５０ｍｍよりも大きな外径を有する支持体に、場合によって、巻き取るようにして集め且つ保持できる能力を維持することを意味する。一般的には、固体又は実質的に固体の部材、即ち、５０％以下の開口面積／全面積の比を有する部材に関する。
【００１６】
“複合”とは、本発明によれば、異なる融点を有する少なくとも２つの材料、一般に少なくとも１つの熱可塑性有機材料と少なくとも１つの強化材の結合を意味し、最も低い融点を有する材料の含有量（有機材料）が前記結合物の少なくとも１０ｗｔ％に等しく、好ましくは少なくとも２０％に等しい。
【００１７】
ラップに関する“折り畳まれる（lapped）”、“折り畳む（lapping）”などの語について、これはラップが所与の幅で交互に変わる移動方向において表面上に堆積されるという事実に関係するものすべてを包含することを意図しており、該ラップは方向の各変化で反転される。ラップの折り畳みは、一般に、例えばヨーロッパ特許第０，５１７，５６３号明細書において記載されるように、スプレッダー／ラッパーを用いて得られる。
【００１８】
本発明によれば、一方向ラップの“十分な結束性”とは、該ラップが、その構造に対してこれといった損傷なく折り畳み操作を受けることができるように、前記ラップを形成する部材が互いに接続されているということを意味するものである。糸がお互いから解離されていない、若しくは、わずかだけしか解離されていないときには、又は、欠陥、とりわけ断裂が折り畳みの際に全く生じないときには、結束性は十分である。本発明に関連して、ラップがＮＦ規格ＥＮ２９０７３−３の条件のもとで測定された、５Ｎ／５ｃｍより大きな横方向の引張強さを有するときには、結束性は十分である。
【００１９】
“移動支持体”とは、製造ラインの１つのポイントから別の１つのポイントまで強化糸／有機材料の結合物を移送するコンベヤーを意味する。さらにまた、互いに分離した強化糸と有機材料糸の一方向ラップを意味する。
【００２０】
本発明に従った方法によって、簡単な初期構造から一回の操作で多軸繊維強化材を有する複合シートを得ることが可能になる。正確に言えば、本発明に従った方法は、一方向の構造を本質的に使用し、即ち、とりわけ、本発明に従った方法に使用される強化材は、糸を構成するフィラメントをわずかに混合させる機械的処理によって、適度な熱処理によって、あるいは適切な化学処理によって結束させた糸の形でのみ提供され、例えば、織物、糸を接続することによって保持される糸のアッセンブリなどの“複雑な”構造に組み入れない。本発明に従ったシートの製造にこれらの簡単な強化構造を使用することは、特に実施の費用及び容易さの観点から利点がある。糸である簡単な構造から、本発明に従った方法によって、折り畳むことができるように、即ち、運転方向に関してシンメトリーに配列した横のラップを形成するように、十分な結束性、しかしさらに柔軟性を有する一方向ラップを直接的に形成することが可能になる。本発明に関連して、柔軟性の特徴は以下のようにして判断される。即ち、ラップが一方の端部で水平に保持され、直径１０ｃｍの円筒母体に支えられている状態で、ラップの自由端が水平と形成する角度を２５ｃｍの長さに関して測定する。該角度の値が７０°以上であるとき、柔軟性は十分である。
【００２１】
特に、該方法は、折り畳み角度を非常に広い範囲、例えば３０°〜８５°、好ましくは４０°〜７０°、特に好ましくは４５°又は６０°に変化させることができるという点で、さらに、該角度の値が、単にコンベヤーの速度を調整することで、適切であれば、強化糸／有機材料アッセンブリの単位面積あたりの質量が一定のままであるべきことが望ましい場合、横に堆積されるラップの幅を変化させることで容易に修正できるという点で利点を示す。最終的には、本発明による方法は、特に迅速且つ経済的である。というのも、特に、該方法によって、一方の装置から他方の装置及び中間構造物（ラップ、織物、網）の貯蔵所への移送を省略することで、連続して糸から直接的に必要とされるシートを得ることが可能になるためである。
【００２２】
本発明によれば、一方向ラップの形成に必要とされる糸の少なくとも５０％は、（例えば、ヨーロッパ特許第０，５９９，６９５号明細書及びヨーロッパ特許第０，６１６，０５５号明細書に記載されているように）親密に混合された強化フィラメントと有機材料フィラメントから構成される混成糸から成る。好ましくは、該ラップは少なくとも８０ｗｔ％、特に好ましくは１００ｗｔ％の混成糸を含んで成る。
【００２３】
強化材は、一般に、ガラス、炭素、アラミド、セラミックス、及び、植物繊維（例えば、亜麻、サイザル麻又は大麻）など、有機材料の強化に広く使用される材料、又は、上記有機材料よりも高い融点若しくは分解点を有する材料として広義に理解されることのできる材料から選択される。好ましくはガラスが選択される。
【００２４】
有機材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、フェニレンポリサルファイド、熱可塑性ポリアミドから選択されたポリマー、及び、ポリエステル、又は、熱可塑性の特徴を有する任意の他の有機材料である。
【００２５】
好ましくは、一方向ラップの糸は、複合シートにおける有機材料の含有量が少なくとも１０ｗｔ％に等しく、且つ、強化材の含有量が２０ｗｔ％〜９０ｗｔ％、好ましくは３０ｗｔ％〜８５ｗｔ％、特に好ましくは４０ｗｔ％〜８０ｗｔ％であるように選択される。
【００２６】
一方向ラップは、部分的に該材料のうちの１つから成る糸と、部分的にもう１つの材料から成る糸を含んで成ることができ、次いで、これらの糸がラップにおいて交互に配列される。
【００２７】
本発明による方法において、一方向ラップの糸は、通常、それが巻き付けられている１つ若しくは複数の支持体（例えば、１つ又は複数のクリールによって支持されたボビン）又は包み（例えば、ビーム）から始まる。
【００２８】
一方向ラップにそれを折り畳むことができるよう十分な結束性を与えることに関する工程は、強化フィラメントがそれに付与された強化の役目を果たすように、強化フィラメントを損傷のない状態に維持することに寄与しなければならない。この工程はいくつかの方法で実施することができる。
【００２９】
第１の変化形によれば、ラップの結束性は、適度なニードリングによって、又は、圧力下で水の噴射にさらすことによって、糸を形成するフィラメントをわずかにからませることで与えることができる。ニードリングが関係するときには、任意の適切な装置、例えば、垂直方向の交互運動を行い、且つ、ラップの全体厚さを貫通し、同時にフィラメントの横方向の混合を生じさせるニードルを備えた支持体を使用できる。圧力下で水の噴射にさらすことによるからみは、穴のあいた支持体に配置した又は金属ベルト上を通過するラップの上に水を射出すること、及び、ベルトにはね返る水の噴射により糸の適度な混合を生じさせることによって実施できる。
【００３０】
第２の変化形によれば、フィラメントは、有機材料の融解温度付近の温度で適度な熱処理によって結束される。糸の融解は、ラップがその後の折り畳みに適合した柔軟性を保持するように、表面で、即ち、小さな厚みに関して生じることが重要である。一般に、操作は前記有機材料が溶解する融解温度よりも数℃及び１５℃までの高い温度で実施される。この変化形は、糸が互いに近づき、例えば互いから０．２ｍｍ未満の距離であるときに、特に適切であり、次いで、溶融によって接触による糸の接続が可能となる。
【００３１】
熱処理は、任意の適切な加熱手段、例えば、加熱円柱、赤外線照射装置（炉、１つ又は複数のランプ、１つ又は複数のパネル）などの照射装置、及び／又は、１つ若しくは複数の温風吹込み装置（強制対流の温風炉）によって実施することができる。
【００３２】
第３の変化形によれば、ラップの結束性は、糸に関して接着性を有する化学材料を供給することによって得ることができる。この材料は、液体、又は、例えば、粉末、材料のフィルム若しくはウェブの固体であることができる。高温接着（又はヒートシーリング）の特性をもたらす材料が好ましい。有利には、ヒートシーリング材料は糸の有機材料と適合性があり、一般に、２つの材料は同一である。ポリオレフィン及びより特にはポリプロピレンが好ましい。
【００３３】
好ましくは、ヒートシーリング材料は、ウェブ又はフィルムの形で堆積され、有利には、フィルムは、好ましくは繊維又はフィラメントの形においてと同様に、糸の有機材料と同じ種類の有機材料の少なくとも１つの付加的な層を含んで成る。
【００３４】
接着材料は、それが液体又は粉末の形状であるときには射出又は噴霧によって、及び、フィルム又はウェブを適用することによって堆積させることができ、続いて、好ましくは、例えば圧延機のロール間での圧縮とともに加熱される。
【００３５】
この変化形によって、およそ１ｃｍの距離までの、互いに比較的離れた糸を接続することが可能になる。
【００３６】
多軸繊維強化材を有する複合シート内部の一方向ラップの結合は、いくつかの方法で行うことができる。
【００３７】
第１実施態様によれば、一方向ラップはコンベヤー上で横に折り畳まれる。２軸の繊維強化材を有するラップが形成され、該ラップは、その方向が移動方向（０°）に関して角度−α及び＋αを形成する一方向の横断ラップから成る。
【００３８】
第２の実施態様によれば、一方向ラップは、それ自体がコンベヤーの上に堆積される主一方向ラップ上で横に折り畳まれ、強化糸と有機材料糸から構成される。それによって、多軸繊維強化材を有するラップが形成され、該ラップは、その方向が主一方向ラップの方向（０°）に関して角度−α及び＋αを形成する一方向の横断ラップから成る。
【００３９】
（例えば０．５〜１０ｍ／ｍｉｎの速度で移動する）強化糸／有機材料の結合物は、少なくとも１つの帯域の下を通過し、そこで、結合を形成する複数の材料の融点又は分解点の間の温度まで加熱され、加えて、この温度は最も低い融点を有する材料の分解温度よりも低い。拡大解釈すれば、ここで分解温度とは、（通常規定され且つ当業者によって理解されているように）材料を形成する分子の分解、材料における望ましくない変化（例えば、燃焼、ラップからの材料の流出につながる完全な状態の損失）、又は、望ましくない着色（例えば、黄変色）を観測する最小温度を意味する。
【００４０】
本発明においては、強化糸／有機材料の結合物を十分に加熱し、加熱及び／又は圧縮の後、有機材料によって糸の少なくともいくつかを互いに接続させることができ、ほとんどの場合において、実質的に固体の構造を得ることができる。
【００４１】
例として、糸のラップがガラスとポリプロピレンから成るときには、加熱温度は１９０℃〜２３０℃程度、ラップがガラスとポリエチレンテレフタレートから成るときには、２８０℃〜３１０℃程度、糸のラップがガラスとポリブチレンテレフタレートから成るときには、２７０℃〜２８０℃又は２９０℃程度であることができる。
【００４２】
強化糸／有機材料結合物の加熱は、さまざまな方法、例えば、二重バンドラミネート機を用いて、又は、加熱円柱若しくは赤外線照射装置（例えば、炉、１つ又は複数のランプ、１つ又は複数のパネルによって）などの照射装置、及び／又は、少なくとも１つの温風吹込み装置（例えば、強制対流の温風炉）を用いて実施することができる。
【００４３】
加熱することで、融解した有機材料（熱硬化性）によって強化糸／有機材料の結合物を十分硬化させることができる。しかしながら、多くの場合において、加熱結合物はまた、１つ又は複数の２ロール圧延機によって実施できる圧縮を受け、結合に加えられる力は、一般に数ｄａＮ／ｃｍ又は数十ｄａＮ／ｃｍでさえある。圧縮機において加えられる圧力によって、糸のラップが密集し、融解した熱可塑性材料の均一な分布を得ることができ、得られた構造を冷却によって硬化させ、圧縮と同時に少なくとも部分的に、又は、同様に熱間圧縮工程の後に冷却することができる。
【００４４】
圧縮機は、例えば、鋼、ガラスクロス、又は、ＰＴＦＥでコーティングしたアラミドから作製したバンドを備えたバンドプレスを含む又はそれから成ることができ、冷却帯域が後に続く高温帯域を含んで成る。
【００４５】
圧縮機において、例えば、冷間圧延機において冷却することが可能であるし、又は、圧縮機の外部で、例えば、自然若しくは強制対流によって冷却することが可能である。
【００４６】
圧縮機の出口において、例えば、冷水が循環するクーリングテーブルの上に複合バンドを通過させることによって、複合バンドの冷却を加速することができる。付加的な手段（冷却された又は冷却されないプレスローラー、プレート、ノズル）を該テーブルに加えることができ、それによってさらに冷却を改善することできる。該テーブルの出口において、複合バンドの取出しを可能にする巻き取りローラーを置くこともできる。
【００４７】
圧縮及び冷却の後、複合バンドはバンドの特性に適した直径を有する心軸に巻きつけることができ、又は、例えば、裁断機若しくは丸鋸を用いてシートに切断することができる。
【００４８】
本方法は、単一の一方向ラップを折り畳むことに関して記載されるが、当然ながら上記と同様の方法において複数のラップを折り畳むことに使用することができる。より大きな厚さのシートを形成するために、たて糸において有機材料と結合した又は結合しない強化糸を含んで成る少なくとも１つの一方向ラップをラップ間に置くこともできる。厚さ制限は、本発明に従ったシートを得るようラップを密集させるために、強化糸／有機材料アッセンブリを加熱する装置の容量に本質的に依存する。
【００４９】
本発明はまた、該方法を実施するための装置に関する。
【００５０】
この装置は、コンベヤーと、少なくとも１つの糸供給装置と、混成糸を含んで成る糸ラップを結束させることを可能にする手段と、前記コンベヤー上で糸ラップを横に折り畳むことを可能にする少なくとも１つの装置と、強化糸／有機材料アッセンブリを加熱するための少なくとも１つの装置と、前記アッセンブリを冷却するための少なくとも１つの装置とを含んで成る。
【００５１】
本発明による装置は、さらに、前記アッセンブリを圧縮するための少なくとも１つの装置、及び／又は、少なくとも１つの切断装置、及び／又は、複合シートを集めるための少なくとも１つの装置を含んで成ることができる。冷却装置は、冷却装置とは別の圧縮装置であることができ、又は、圧縮及び冷却作用の両方を実行する単一の装置から成ることができる。
【００５２】
本発明による方法の工程を組合せることで得られる複合シートは、その多軸構造のために、成形及び熱成形法を用いて複合材料から作製されるコンポーネントの製造に見事に適している。特には、本発明による該シートは、さまざまなラップが互いに接続されず、それゆえ、糸が互いに関して自由に移動できるという点において優れている。それによって、強化シートが３軸タイプ（０°／−α／＋α又は０°／−α／＋α／０°の積重ね）であるときには、移動方向（０°）に関して横方向に相当な変形及び／又は起伏を有するコンポーネントを得ることが可能であり、並びに、該シートが２軸タイプ（−α／＋α）であるときには、他の方向において同様である。得られる複合シートは、一般に１０分の数ｍｍとおよそ２ｍｍの間の厚さを有し、堅く、切断するのに容易であり、良好な機械的性質を有する。さらに、該シートは、とりわけ低収縮につながる糸の交錯がないことに起因する良好な表面状態を具備する。該シートの形成を目的とする最後の加熱工程の前に、強化糸／有機材料アッセンブリ外面の少なくとも１つの上に必要とされる機能を実行する材料の１つ又は複数でさえあるフィルムを堆積させることによって、シートの外観を改良することができる。
【００５３】
本発明の他の利点及び特徴は、本発明を説明する図面から理解することができる。
【００５４】
共通の部材は図において同じ符号を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
図１は２軸（−α／＋α）繊維強化材を有する複合シートを製造するための方法をより簡単な実施態様において説明している。ビーム２から出る糸１は、ニードリング装置４に入るまで糸を平行に保つコーム３の歯の間を通過し、ニードリング装置４において、一方向ラップ５を形成するために互いに接続される。該ラップ５は、その方向が移動方向と対角を形成する２軸繊維強化材を有するラップ８を形成するために、交互動作においてコンベヤーの移動方向に対して横に移動する折り畳み機（スプレッダー−ラッパー）７を用いて移動コンベヤー６の上に堆積される。
【００５６】
続いて、２軸ラップ８は、平面積層プレス１０の（ポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥを含浸したガラス布から作製された）連続バンド９の間を通過する。このプレスは加熱帯域１１と、融解した熱可塑性材料を圧縮（１０〜２０Ｎ／ｃｍ２程度の圧力）するプレスシリンダー１２と、水の循環によって冷却される帯域１３とを含んで成る。
【００５７】
続いて、プレス１０の出口で得られる２軸繊維強化材を有する複合バンドは、ブレード１４及び自動せん断機（図示されない）によって連続的に複数のシート１５に切断される。
【００５８】
図２の方法は、３軸繊維強化材を有するシートの製造方法を説明し、２軸（−α／−α）繊維強化材を有するラップと、たて糸（０°）に配列された一方向ラップを使用する。
【００５９】
図１の実施態様と同様に、ラップ５は、コーム３によってニードリング装置４の方へ導かれるビーム２の糸１から形成される。ラップ５は、コンベヤー６によって支持される一方向ラップ１６の上に折り畳み機７を用いて堆積され、このとき、糸から成るラップ１６はビーム１７から解かれ、コーム１８を用いて平行に保たれる。
【００６０】
ラップ１９の結合物は、図１の方法と同様にプレス１０の中に入り、帯域１１で加熱され、ローラー１２の間で圧縮され、帯域１３で冷却される。続いて、得られた複合バンドが回転支持体２０に巻き取られる。
【００６１】
図３は３軸繊維強化材を有する複合シートの製造方法を概略的に説明し、折り畳まれた糸（−α／−α）は、たて糸（０°）に配列された２つの一方向ラップの間で保持される。
【００６２】
この方法は、ビーム１７及び２２から得られる２つの一方向ラップ１６及び２１を使用し、これらの糸は、それらを平行に保ちながらコーム１８及び２３を通過し、次いで、積層プレス１０に入る前に、糸の張力を軽減することができる巻き取りシリンダー２４及び２５に入る。
【００６３】
先の方法と同様に、折り畳みを意図したラップは、ビーム２から出る糸１から形成され、この糸はそれを平行に保つためにコーム３を通過する。続いて、糸は、装置７を用いてラップ１６と２１の間で折り畳まれるラップ２７の形に糸を固定させる加熱装置２６に導入される。
【００６４】
続いて、これらのラップの結合物はプレス１０の方へ導かれ、まさに前の通り、帯域１１で加熱され、ローラー１２の間で圧縮され、帯域１３で冷却され、最後に支持体２０に巻き取られる。
【００６５】
得られた複合バンドは、糸の有機材料と適合したポリマーフィルムを、該バンド面の一方若しくはもう一方の上に、又は、同時に両方の上に堆積させることによって改良できる均一な外観を有する。図３において、２つのポリプロピレンフィルム２８及び２９が、プレス１０のバンド９の間でラップ結合物のどちらかの面に堆積される。
【００６６】
以下の例によって本発明を説明することができるが、それによって本発明は限定されない。
【実施例】
【００６７】
［例１］
複合シートは、付加的な一方向ラップが、２軸ガラス強化材を有するラップ（図３に示されるラップ２１）の上に堆積されるという点で改良された、図１の方法の条件下で製造される。
【００６８】
幅が２０ｃｍ（２．２糸／ｃｍ）の一方向ラップが、クリールに配列された４８本のロービング糸から形成される。糸は１８７０テックスに等しい線密度を有するロービングであり、ガラスフィラメント（６０ｗｔ％、直径１８．５μｍ）とポリプロピレンフィラメント（４０ｗｔ％、直径２０μｍ）の混成糸によって得られる。
【００６９】
幅１ｍで、４０００本の針（リファレンス：１５×１８×３２ ３．５ＲＢ３０Ａ ０６／１５）を備え、２０ｍｍ及び２００ストローク／ｍｉｎ、言い換えると、１４０ストローク／ｃｍ２の貫通のために設置されたニードリング装置４において、０．４８ｍ／ｍｉｎの速度でラップを動かす。ニードリング装置の出口で、ラップは、幅が３０ｃｍ、単位面積あたりの質量が２７５ｇ／ｍ２である。
【００７０】
続いて、ニードルラップは、駆動ローラーによって動くコンベヤーの上にラッパー７を用いて堆積され、ラップが堆積方向（０°）に関して全く別の方向（それぞれ＋７６°−７６°）に交互に堆積され、１つの方向に堆積された各ラップ部分は、同じ方向に配向された隣接部分を覆わない。このようにして形成された２軸ラップの上に、幅６０ｃｍを有し、且つ、ニードルラップを形成するものと同じタイプの混成糸から構成される一方向ラップ２１が、たて糸において、ラッパー下流に堆積される。続いて、形成された該アッセンブリがプレス１０に進み、その内部で加熱（２２０℃）、次いで冷却（６０℃）され、一方で、同時に圧縮（２ｂａｒ）される。複合シートは、単位面積あたりの質量が８２５ｇ／ｍ２に等しく、０°方向において、破壊曲げ応力が１８０ＭＰａに等しく、屈曲率が１２ＧＰａに等しく、衝撃吸収エネルギー（シャルピー）が８５ｋＪ／ｍ２に等しい。
【００７１】
［例２］
複合プレートは、加熱装置２６をニードリング装置４で置き替えたという点で改良された、図３に従った方法を使用して製造される。
【００７２】
例１に記載されるものと同じタイプのロービングのリール３３０本が、コンベヤー上流のコンベヤー延長部に配置した第１クリールに配列される。ロービングは、幅が２．１５ｍ、単位面積あたりの質量が１４０ｇ／ｍ２である２つの同一の一方向ラップを形成するために、２つのコーム（０．７５歯／ｃｍ）に等しく分配される。第１ラップ１６が、コンベヤー（速度１．５ｍ／ｍｉｎ）上に直接堆積され、第２ラップ２１がラッパーの下流に堆積される。
【００７３】
例１に記載されるものと同じタイプの３７０本のロービングが、第２クリールに配置される。ロービングは、ニードリング装置４（幅３ｍ、速度２．５ｍ／ｍｉｎ、１０００ストローク／ｍｉｎ）の方へ導かれる一方向ラップ（幅１．６８ｍ、単位面積あたりの質量４１０ｇ／ｍ２）を形成するために、コーム（２．２歯／ｃｍ）の歯の間に配列される。ニードルラップ５（幅２．５ｍ）が、コンベヤーによって運ばれる第１一方向ラップの上に幅２．１５ｍに渡って、角度＋６０°及び−６０°で交互にニードルラップ５を堆積させるラッパー７へ導かれる。ラッパーの下流に、第１クリールから始まる第２一方向ラップ２１が堆積される。続いて、２軸ラップと２つの一方向ラップの結合物が、第１加熱帯域（２２０℃、長さ２．２ｍ）と、直径３００ｍｍの圧延機（圧力２ｂａｒ）と、第２冷却帯域（１０℃、長さ２．３ｍ）のプレス１０へ導かれる。
【００７４】
３軸ガラス強化材（０°／−６０°／＋６０°／０°の積重ね）を有し、厚さがおよそ０．６ｍｍで、単位面積あたりの質量が８３０ｇ／ｍ２に等しい複合シートが得られ、巻き付けられるか、又は、自動制御せん断機を用いて長方形のシートに切断される。
【００７５】
［例３］
第１クリールが、同一のラップ（コーム１．５歯／ｃｍ、単位面積あたりの質量２８０ｇ／ｍ２）に分かれたロービングのボビン６６０本を含んで成るという点で改良された、例２の条件下で手順が実行される。
【００７６】
得られる複合シートは、厚さがおよそ０．７５ｍｍで、単位面積あたりの質量が１１１０ｇ／ｍ２である。
【００７７】
［例４］
複合シートは例２の条件下で製造される。
【００７８】
例１に記載されるものと同じタイプのロービング３７０本がクリールの上に置かれる。ロービングは、ニードリング装置４（幅３ｍ、速度２．５ｍ／ｍｉｎ、１０００ストローク／ｍｉｎ）の方へ導かれる一方向ラップ（幅１．６８ｍ、単位面積あたりの質量４１０ｇ／ｍ２）を形成するために、コーム（２．２歯／ｃｍ）の歯の間に配列される。ニードルラップ５（幅２．５ｍ）が、コンベヤー（速度２．５ｍ／ｍｉｎ）上に幅１．２５ｍに渡って、角度＋４５°及び−４５°で交互にニードルラップ５を堆積させるラッパー７へ導かれる。
【００７９】
ラップの結合物が、第１加熱帯域（２２０℃、長さ２．２ｍ）と、直径３００ｍｍの圧延機（圧力２ｂａｒ）と、第２冷却帯域（１０℃、長さ２．３ｍ）のプレス１０へ導かれる。
【００８０】
形成される複合シートは、単位面積あたりの質量が６５０ｇ／ｍ２に等しい。
【００８１】
［例５］
複合シートは、図３に記載される方法を使用して製造される。
【００８２】
コンベヤー上流のコンベヤー延長部に配置した第１クリールの上に、ガラスフィラメント（５７ｗｔ％、直径１８．５μｍ）とポリプロピレンフィラメント（４３ｗｔ％、直径２０μｍ）の混成糸によって得られる、１８７０テックスに等しい線密度を有するロービングのボビン３３０本が配列される。
【００８３】
ロービングは、幅２．１５ｍ、単位面積あたりの質量が１４０ｇ／ｍ２の２つの同一な一方向ラップ１６及び２１を形成するために、２つのコーム（０．７５歯／ｃｍ）に分配される。第１ラップ１６がコンベヤー（速度１．５ｍ／ｍｉｎ）の上に直接堆積され、第２ラップ２１がラッパーの下流に堆積される。
【００８４】
第１クリールのものと同じタイプのロービングのボビン３７０本が、第２クリールの上に配置され、ロービングが、一方向ラップ（幅２．５ｍ、単位面積あたりの質量２８０ｇ／ｍ２）を形成するために、コーム（１．５歯／ｃｍ）の歯の間に分配される。このラップは、それと結合した、繊維の形のポリプロピレン層（単位面積あたりの質量３０ｇ／ｍ２）と、繊維の形のポリオレフィンに基づいたヒートシーリング層（単位面積あたりの質量３０ｇ／ｍ２）を含んで成る繊維ウェブを有し、ポリオレフィンに基づいたヒートシーリング層が該ラップに面している。ラップ／ウェブ結合物は、１４０℃に加熱した１対のプレスローラーのニップを通過し、次いで、コンベヤーによって運ばれた第１一方向ラップの上に、幅２．１５ｍに渡って角度＋６０°及び−６０°で、ラップ／ウェブ結合物を堆積させるラッパー７の方へ進む。この結合物の上に、第１クリールから始まる第２一方向ラップ２１を堆積させ、該アッセンブリが、逐次、加熱帯域（２２０℃、長さ２．２ｍ）、直径３００ｍｍの圧延機（圧力２ｂａｒ）、及び、冷却帯域（１０℃、長さ２．３ｍ）から成るプレス１０へ導かれる。厚さがおよそ０．６ｍｍで、単位面積あたりの質量が９００ｇ／ｍ２に等しい複合シートが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施を与える装置の概略図を示す。
【図２】本発明の第２の実施を与える装置の概略上面図を示す。
【図３】本発明の第３の実施を与える装置の概略図を示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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