【手続補正書】
【提出日】平成28年9月20日(2016.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】先進複合材料製の高度仕上げ表面物品を作成する方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先進複合材料製の高度仕上げ表面物品を製造する方法およびその方法により製造された先進複合材料物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のとおり、自動車の分野では、自動車の構成要素は、それらの表面の品質および従ってそれらが満たさなければならない美観要件に基づいて、慣例的に分類されている。
【０００３】
通常は、自動車クラスは３つに識別される。すなわち、クラスＡ、クラスＢ、およびクラスＣである。
【０００４】
クラスＡは、視認できる自動車部品、例えば、自動車のボンネットなどに関する。
【０００５】
クラスＢもまた、自動車の視認できる部品であるが、その様相は重要とは見なされないもの、例えば、ドア開口部の凹部などに関する。
【０００６】
クラスＣは、自動車の視認できない部品、例えば、自動車座席の継手などに関する。
【０００７】
表面品質は、制御された照射条件下、自動車の車体部品の反射像をヒトが観察することに基づいて、評価される。
【０００８】
クラスＡの表面は、完璧な反射品質を与えるために、折り曲げ部と接線が整列するように設計される。
【０００９】
そのうえ、クラスＡの表面は、望ましくない波打ちパターンを含まず、かつ各方向で連続した折り曲げを有する。
【００１０】
これは、ある線を共有して並んだ各点が同一の曲げ半径を有することを意味する。
【００１１】
クラスＡの自動車車体部品の作成に関する先進複合材料の主な難点は以下のとおりである：
・点および孔などの表面欠陥の存在、これらがある部品は、自動車の表面部分用として不合格である；
・剥離の可能性；
・結合線の存在；
・視認できる表面波打ちの存在。
【００１２】
つまり、先進複合材料を原料としてクラスＡの表面を作成することは、従来のアプローチと比較してずっと困難になる可能性がある。
【００１３】
これは、部品のマトリクスとそれに対する補強材の二重性によるものであり、この二重性により、製品は、構成要素材料（例えば、鋼およびアルミニウム）の持つ可変要素よりもはるかに多い可変要素を有するようになる。
【００１４】
そのうえ、強化繊維は、部品表面に視認できる痕跡を生成する可能性があり、そうなるとその部品はクラスＡの仕上がり表面として使用できなくなる。
【００１５】
これに関連して、指摘しなければならないのは、表面の仕上げレベルが自動車の全耐用年数を通じて一定に維持されなければならないということである。
【００１６】
実際、自動車の外側表面の美観詳細は、大気中の作用因子および湿潤環境に晒され続けながら老化に抵抗しなければならず、それに加えて、温度および湿度が突然変化した場合の影響に対してほぼ無反応でもあるべきである。
【００１７】
高い美観性質を持ち、クラスＡの表面要件を満たす、先進複合材料製の自動車部品の作成には、部品の成形工程および仕上げ工程において、複数の特注設計の解決策が追加で用いられる。
【００１８】
上記の目的を達成するための先行技術のアプローチは、作成しようとする自動車部品ならびに製造者の技術および作成能力に依存する。
【００１９】
さらなる態様は、本明細書中以下に記述する項目の１つまたは複数に関連する。
【００２０】
１種または複数の重合体フィルムを使用して、分離フィルムおよびいわゆる「プリプレグ」をコーティングした後に、型への配置、積層工程での展着、および型の表面間での配置を行うこと。
【００２１】
型表面にいわゆる「ゲルコート」を展着すること、この展着には、さらなる樹脂層で型を覆ってからその上に付着させようとするプリプレグを積層する必要がある。
【００２２】
成形片または部品のさらなる機械加工：表面欠陥または孔の可能性を排除するための、プライマーのさらなる展着、または先行平滑化操作。
【００２３】
すなわち、クラスＡの複合材料部品を作成する方法は、非常に長く複雑な操作により行われる追加の加工処理または機械加工工程を１つまたは複数さらに含み、このことは製造費用を大幅に上昇させる。
【００２４】
イタリア特許第IT MI20 110 137号明細書（特許文献１）は、請求項１のプレアンブルを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】イタリア特許第IT MI20 110 137号明細書
【発明の概要】
【００２６】
本発明の目標は、高度な表面仕上げを伴う先進複合材料部品を作成するまさにその方法を提供することであり、本方法は、具体的には、自動車車体部品を作成するように設計されている。
【００２７】
上記目標の範囲内において、本発明の主たる目的は、非常に高度な表面仕上げおよび非常に高度な寸法安定性の両方を伴う自動車車体部品の作成に適したまさにその方法を提供することである。
【００２８】
本発明の別の目的は、本発明の方法により作成された、非常に良好な衝撃耐性または復元力および非常に良好な剛性を有する、まさにその物品または製品を提供することである。
【００２９】
本発明のさらに別の目的は、これまでの作成システムおよび方法の費用よりもはるかに少ない費用で自動車車体部品を作成することを可能にするまさにその方法を提供することである。
【００３０】
本発明の１つの態様に従って、上記の目標および目的、ならびに本明細書中以下でより明らかになるであろうさらに他の目的は、先進複合材料製であり高度な表面仕上げを伴う２層と結合した部品、特に自動車車体の部品を成形により作成する方法により達成され、この方法は、ホットメルト含浸機械により、繊維質の基材の第一層と、前含浸および結合を行った複合材料（またはプリプレグ）の第二層とを結合させる工程を含み、第二層はこの結合させた部品の最外部となり、最外部とはすなわち成形プロセスにおいて型と接触する部分であり、完成した状態では、高度の表面仕上げ特性を有する部分であり；この第一層は、第二層を含浸させるものと同一かつ適合する含浸用樹脂系で含浸されて、この第二層と同時に、重合または架橋が行われ；この方法は、さらに、このホットメルト含浸機械を２〜４メートル／分の操作速度で操作する工程を含み；この樹脂系は、この結合した部品の４０〜６５重量％を占めるホットメルトエポキシ樹脂からなる。
【００３１】
本発明による方法は、複合材料を原料として自動車車体部品を作成するのに特に有用であるが、船舶、スポーツ、および航空分野でも利用することができる。
【００３２】
本発明による方法は、物品表面で強化繊維が視認できる可能性を、大幅に減少させるか、または完全に排除する。
【００３３】
上記の目標および目的、ならびに本明細書中以下でより明らかになるであろうさらに他の目的はまた、本発明の方法により作成された先進複合材料製品によっても達成される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明のさらなる特徴および利点は、好適な、かといって排他的ではない、本発明の実施形態についての以下の詳細な開示から、本明細書中以下でより明らかになるだろう。実施形態は、添付の図面において図示されるが、例示としてであって、限定的な例としてではなく、図面において：
【図３】図１は、本発明の第一の実施形態に従った、オートクレーブ架橋サイクルの温度、圧、加熱ランプ、および冷却ランプを示す表を示す；
【図４】図２は、図１の表に示す操作工程を図示する図形である；
【図５】図３は、本発明の第二の実施形態に従った、オートクレーブ重合または架橋サイクルの温度、圧、加熱ランプ、および冷却ランプを示すさらなる表である；および
【図６】図４は、図３の表に示す操作工程を図示するさらなる図形である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
複合材料の構成要素は、実質的に厚さゼロの明確ではっきりした分離界面により分離されており、これら構成要素はそれぞれ、巨視的および構造的レベルで互いに異なる化学物理的性質を有する。
【００３６】
より詳細には、複合材料を形成する個々の構成要素は、本明細書中「マトリクス」および「補強材」と称する。
【００３７】
上記構成要素または材料の結合または一体化は、外部応力による内部歪みを伝達および再分布させるのに適した、中実の連続材料を提供する。
【００３８】
補強材料は、分散相を含み、分散相は、マトリクス中に様々に分散していて、目的とする剛性および機械強度を持つ複合材料を提供するように設計される。
【００３９】
より詳細には、本発明で使用される複合材料は、分散繊維質相からなる補強材料でできている。
【００４０】
この分散繊維質相の繊維は、本体が、長く伸びた形状の中実で耐久性のあるもの、すなわち断面寸法よりも大きい縦方向寸法を有しており、所望の強度および剛性を持つ複合材料を提供するものである。
【００４１】
補強材料は、詳細には、例として、以下を含むことができる：
・ガラス繊維；
・炭素繊維（グラファイト炭素および非晶質炭素からなる）；
・セラミック繊維（例えば、炭化ケイ素またはアルミナ）およびアラミド繊維（ケブラーなど）；
・玄武岩繊維。
【００４２】
所望の連続性および強度特性を達成するためには、繊維を合わせて、平行な繊維糸または撚り糸の形状の繊維ビームを形成させる。
【００４３】
本発明による好適な用途に用いられる補強材は、以下の材料を含む：
・一方向補強材：全て同一方向に配列された繊維ビーム；
・多軸補強材：重なり合う一方向補強材からなる；
・布帛：繊維同士を織り合わせたもの。
【００４４】
マトリクスは、充填材料として働く均一な連続相を含む。
【００４５】
そのような材料は、最初は、粘性流体の形状をしており、全ての空間を適切に満たして繊維に完璧に接着する。
【００４６】
マトリクスは、固化プロセスに供されることで、安定性および明確ではっきりした幾何学的性質を持つ構造体を提供する。
【００４７】
本発明による好適な用途に用いられる種類のマトリクスは、主に重合体マトリクス複合材料、例えば熱可塑性材料（ナイロンおよびＡＢＳなど）または熱硬化性材料（エポキシ樹脂など）からなる。
【００４８】
樹脂と補強材（一方向、多軸、繊維、または繊維織物いずれかからなる）との一体化は、従来の手動の含浸方法により、構成要素作成中に行ってもよいし、物品片の作成に先行する操作工程で行ってもよい。
【００４９】
この第二のクラスに含まれる材料は、「前含浸させた」または「プリプレグ」材料と定義される。
【００５０】
上記材料を形成する繊維を、工業プロセスにより含浸させる。工業プロセスは、適切な量の繊維を用いる他に、均等な様式で含浸樹脂を配置する。
【００５１】
本発明はまた、作成しようとする物品の最外部、すなわち物品片成形プロセス中に型と接触する部分であり、仕上がった物品片において高度仕上げ表面特性を有する部分、を形成する結合させ前含浸させた（プリプレグ）材料にも関する。
【００５２】
結合は、プリプレグ作成方法中に、したがって、このプリプレグを含浸させるときに行われ、一方向、多軸繊維、または繊維織物いずれかからなる従来の支持体、および不織材料、フェルト材料、または同様な特性を有する任意の材料いずれかからなる繊維質材料層と関連する。
【００５３】
また、この支持体および結合した層は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、または先進複合材料を作成するのに用いられる任意の繊維も含むことができる。
【００５４】
このプリプレグの作成は、さらに、マトリクスの第一の部分的架橋をもたらすために、加熱オーブンによる、前処理した繊維の短時間加熱を含む：この操作工程は、残存する気泡を完全に除去するとともに材料がその特性を変化させることなくさらに加工処理されることを可能にしつつ、要求される稠密度を持つ生成物を提供する。
【００５５】
そのような実施形態で使用される繊維質材料層は、以下の特性を有する：
・繊維質材料層は、６〜１２ｍｍの繊維長を有する繊維が無作為に配置された不織繊維群を含む；
・繊維は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）結合剤材料で結着されている；
・繊維質材料層は、先進複合材料で使用されるエポキシ樹脂系と適合する；
・繊維質材料層は、樹脂を非常に優れた様式で吸収した平坦かつ多孔質の層である；
・繊維質材料層は、典型的には１０〜５０ｇ／ｍ２の範囲の層重量を有する。
【００５６】
選択した材料に、以下のような不活性材料を適切な量で加えて修飾したエポキシ樹脂系を含浸させる：
・層状ケイ酸塩、すなわちケイ素、アルミニウム、および酸化カリウム混合物；
・最大直径が３０マイクロメートルの中空ガラス微粒子。
【００５７】
上記の特性は、このようなエポキシ系を、美観用途に理想的なものにする。なぜなら、そのようなエポキシ系は、温度および湿度の突然の変化による老化に対する耐性が向上しているからである。
【００５８】
そのうえ、不活性材料の使用は、樹脂系に、布帛に対する被覆効果を提供し、その一方で繊維の表面突出を最小限にする。繊維の表面突出はクラスＡの仕上げ表面には許容されない現象である。
【００５９】
そのうえ、対象の系は、製造する物品の残りの部分を形成する他のエポキシ系と適合性がある。
【００６０】
そのうえさらに、選択された材料は、標準化された架橋操作サイクルを、例えば、オートクレーブ、真空バッグ、およびホットプレスで行うことを可能にする。
【００６１】
そのようにして作成された部品の仕上げられた表面は、非常に良好な表面品質を有し、水浴での加工処理後（沸騰した水中で２時間または室温で３０日間）でさえも、白点を持たない。
【００６２】
そのうえ、型から直接、先進複合材料製のクラスＡの自動車車体部品を得ることが可能であることは、例えば、部品の積層および仕上げ操作工程の間の手動の機械加工時間の大幅な削減などさらなる大きな利点を提供する。
【００６３】
また、本プロセスは、非常に、簡潔、迅速、かつ安価である。
【００６４】
本発明による結合は、機械加工時間を大幅に削減しながら、使用したプリプレグとの直接の接続をもたらす。
【００６５】
実際、型を用意する工程中に、重合体フィルムを用いて型表面に配置する必要がない。
【００６６】
また、型を用意する工程中、型表面にゲルコートを展着する必要がない。
【００６７】
成形プロセスの下流では、従来の研磨および塗装操作の他に、部品にさらなる機械加工操作をする必要がない。
【００６８】
材料およびプロセスは、自動車の耐用年数全体を通じて所望の度合いの高度表面仕上げを提供するように正確に設計されなければならない。
【００６９】
上記の先進複合材料の使用は、表面品質および仕上げの問題を解決するだけでなく、その性質および作成プロセスの最適化のおかげで、設計の自由度をさらに達成することができ、この自由度は、金属材料を用いる先行アプローチでは達成できないものである。
【００７０】
詳細には、達成される利点には、機械応力耐性の最適化、剛性と重量の比の最適な均衡、および自動車車体部品を設計する上での自由度の改善が含まれる。
【００７１】
上記の重合／架橋サイクルは、加熱によりプリプレグの樹脂が液状から固相状態へと変化するプロセスである。
【００７２】
標準的な加工処理方法では、オートクレーブ、ホットプレス、または真空バッグにおいて架橋サイクルが行われる。
【００７３】
各加工処理サイクルの操作工程を、本明細書中以下に簡単に記載する。
【００７４】
重合または架橋の温度および時間
各プリプレグ樹脂系について、異なる架橋温度および時間を用いることができる。
【００７５】
プリプレグ製の部品全体、および関連する型は、樹脂系がなんであってもそれが必要とする時間の間、架橋温度に維持されなければならない。
【００７６】
加熱速度は、作成される部品が重合または架橋温度に到達するために必要な時間の尺度である。
【００７７】
この操作工程は、様々なパラメーター、例えば、以下のものによって制御される：
・マトリクス粘度；
・マトリクス反応時間；
・作成される部品の厚さ；
・型の惰性および熱伝導度。
【００７８】
冷却速度または率は、どのような突然の温度変化も複合材料部品内に機械応力を引き起こすことのないように、制御される。
【００７９】
各樹脂系の様々な架橋サイクルそれぞれに定義される操作工程、ならびに関連する真空および圧条件は、適用または除去いずれかが行なわれるはずである。
【００８０】
意図する目的に対するこの解決策の妥当性は、大気中の作用因子と直接接触する美観的仕上げ、詳細には、塗装により達成される、自動車の色における、または任意の所望の色効果、呈色、および様相を持つ、自動車の外側表面の美観的構成要素に適合したパラメーターを評価する手段により立証されている。
【００８１】
作成された部品は、本明細書中以下で開示される促進老化手順の終わりに、さらなる外観検査を受けている。
【００８２】
より詳細には、外観検査は、試験下にある部品の様相を評価する：満たすべき要件とは、検査した部品の表面が連続性のある均一なものであること、表面欠陥および美観的欠陥を持たないことである。
【００８３】
促進老化手順には、本明細書中以下の操作サイクルで気候室を用いた：
・湿度耐性：
・１２時間のサイクルを２０回；各サイクルにおいて、温度を４０℃および相対湿度を９８％に維持する；
・温度変化に対する耐性：
・１２時間のサイクルを２０回。
【００８４】
各サイクルは以下を含む：
１）４０分間、温度を２３℃に、および相対湿度を３０％に維持する；
２）９０分で、温度を３５℃に切り替える；
３）６０分間、温度を３５℃に維持する；
４）８０分で、さらに、温度を４５℃に、および相対湿度を８０％に切り替える；
５）１２０分間、温度を４５℃に、および相対湿度を８０％に維持する；
６）３０分で、温度を９０℃に、および相対湿度を３０％に切り替える；
７）２４０分間、温度を９０℃に、および相対湿度を３０％に維持する；
８）６０分で、さらに、温度を２３℃に、および相対湿度を３０％に切り替える。
【００８５】
上記開示の手順の下流では、点、水疱形成、その他どのような美観的仕上げの改変などの表面変異も観測されなかった。
【実施例】
【００８６】
実施例１
織物と不織炭素の結合材料および変性エポキシ樹脂による含浸。
【００８７】
炭素織物すなわち布帛材料：２×２の綾織り、重量１８０〜４００ｇ／ｍ２（Ａ）；
【００８８】
炭素不織材料：重量２０〜５０ｇ／ｍ２（Ｂ）；
【００８９】
エポキシ樹脂の特性は以下のとおりであった：
プリプレグ中の揮発性物質        （％ｗｔ）      ＜１
樹脂密度                        （ｇ／ｃｍ３）  １．２
Ｔｇ（ＤＳＣ）＊                  （℃）        １３５ＴｇＥ’（ＤＭＡ）＊＊              （℃）        １２５ＴａｎδのピークＴｇ（ＤＭＡ）＊＊（℃）        １４６
＊動的走査測定
＊＊完全に架橋した積層体
【００９０】
温度（℃）  ゲル化時間（分）
１００      ８７
１１０      ５６
１２０      ２１
１３０      ８．７５
【００９１】
樹脂含量：結合および含浸を行った材料全体の最終重量の４５％〜６５％。
【００９２】
含浸および結合プロセス
この実施例の結合材料Ａ＋Ｂの含浸プロセスは、連続した２つの異なるプロセス段階で行われ、ホットメルト含浸機械を２〜４メートル／分の速度で用いる：
１）炭素布帛Ａ（支持機能を持つ）を含浸させる工程：支持体に沈着させる樹脂の量は、含浸させた布帛の最終重量の４０％〜５０％に相当する；シリンダー圧は２〜６ｂａｒｓに設定；
２）炭素不織材料Ｂとこの支持体Ａを結合させ、この不織材料を、先行する段階または工程で用いられたものと同じ組成を有する含浸用樹脂で、含浸させた不織材料重量の７０％〜９０％となる量で、含浸させる；シリンダー圧は１〜４ｂａｒｓに設定。
【００９３】
上記例に開示される解決策で用いるのに適した積層順序として可能なものは、以下が上げられる：
１）上記に開示されるとおりに作成される、織物／不織材料を結合させる解決策Ａ＋Ｂ；
２）先に開示されたものに匹敵する組成を有する含浸用樹脂を含浸させた炭素布帛または織物材料Ｂ。
【００９４】
この例示の実施形態に従う方法は、本明細書中以下に概略的に開示されるとおり自動車車体部品を作成することを含み、仕上げられた部品の外側から、したがって型表面から開始する：
１．［０℃］１炭素不織材料＋炭素織物材料（Ａ＋Ｂ）
２．［９０℃］５炭素織物材料（Ｂ）
【００９５】
提唱されるオートクレーブ架橋操作サイクル
効率的な解決策を提供する架橋サイクルとして可能なものを本明細書中以下に開示する。
【００９６】
この操作順序は、用いた樹脂系に依存し、したがって、これは例としてのみ示されるものであって、限定的な例ではない。なぜなら、この操作順序は、本明細書中開示されるプロセスで用いられたエポキシ樹脂の特有の特性だからである。
【００９７】
提唱されるプロセス段階を図１の表に開示するが、表には温度、圧、加熱ランプ、および冷却ランプが示される；型と接触する表面の美観的歩留まりを最高にするために、架橋操作サイクルがオートクレーブで行われる場合には適切に減圧を解除する必要がある。
【００９８】
図２の図形は、先の表で開示した操作工程を図示する。
【００９９】
実施例２
一方向補強材（ＵＤ）と炭素不織材の結合材料；変性エポキシ樹脂による含浸：
一方向炭素補強材料：重量１２０〜４００ｇ／ｍ２（Ｃ）；
炭素不織材料：重量１５〜７０ｇ／ｍ２（Ｄ）；
【０１００】
エポキシ樹脂の特性：
プリプレグ中の揮発性物質        （％ｗｔ）      ＜１
樹脂密度                        （ｇ／ｃｍ３）  １．２３
Ｔｇ（ＤＳＣ）＊                  （℃）        １８１ＴｇＥ’（ＤＭＡ）＊＊              （℃）        １６７ＴａｎδのピークＴｇ（ＤＭＡ）＊＊（℃）        １８４
＊動的走査測定
＊＊完全に架橋した積層体
【０１０１】
温度（℃）  ゲル化時間（分）
８０        ４００
１００      ８５
１２０      １７
１３５      ５．５
１５０      ４
【０１０２】
樹脂含量：結合および含浸を行った材料全体の最終重量の４０％〜６０％。
【０１０３】
含浸および結合プロセス
この実施例の結合材料Ｃ＋Ｂを含浸させる含浸プロセスは、以下の２つの異なるプロセス段階で行われ、ホットメルト含浸機械を２〜４ｍ／分の速度で用いる：
１）一方向炭素補強材料Ｃ（支持機能を持つ）を含浸させる工程：支持体に沈着させる樹脂の量は、含浸させた補強材料の最終重量の３０％〜４０％に相当する；
２）炭素不織材料Ｄと先の支持体Ｃを結合させ、それを、先行する段階または工程で用いられたものと同一の組成を有する含浸用樹脂で、含浸させた不織材料重量の７０％〜９０％となる量で、含浸させる。
【０１０４】
提唱される積層順序として可能なもの
この実施例の解決策での使用が提唱される本明細書中の積層順序として可能なものは、以下がある：
１）上記で開示されるとおり作成される、ＵＤ／不織材料を結合する解決策Ｃ＋Ｄ；
２）実施例１に開示されるタイプＢと同様な、炭素織物または布帛材料を、先行するものと適合する組成を有する樹脂で含浸させたもの。
【０１０５】
このプロセスは、本明細書中以下に概略的に開示されるとおり自動車車体部品を作成することを含み、仕上げられた部品の外側から、したがって型表面から開始する：
１．［０℃］１炭素不織材料＋ＵＤ補強材（Ｃ＋Ｄ）
２．［９０℃］４炭素織物材料（Ｂ）
または、代替として：
１．［０℃］１炭素不織材料＋ＵＤ補強材（Ｃ＋Ｄ）
２．［９０℃］２炭素織物材料（Ｂ）
３．［９０℃］１ＵＤ補強材料（Ｃ）
【０１０６】
提唱されるオートクレーブ架橋サイクル
効率的な解決策を提供する架橋サイクルとして可能なものを本明細書中以下に開示する。
【０１０７】
この操作順序は、特徴的な１例であって、用いた樹脂系に厳密に依存し、したがって、これは例示にすぎないと見なされるべきである。なぜなら、この操作順序は、本明細書中開示されるプロセスで用いられたエポキシ樹脂の特有の特性だからである。
【０１０８】
提唱されるプロセス段階を図３の表に示すが、表には温度、圧、加熱ランプ、および冷却ランプが示される；型と接触する表面の美観的歩留まりを最高にするために、架橋操作サイクルがオートクレーブで行われる場合には、減圧の解除を慎重に判断しなければならない。
【０１０９】
図４の図形は、先の表で開示した過程を図示する。
【０１１０】
こうして、本発明が、意図する目標および目的を完全に達成することがわかった。
【０１１１】
本発明の実施にあたり、使用される材料、ならびに付随する大きさおよび形状は、必要に応じてどんなものでも可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
型で成形して、高度な表面仕上げを伴う二層結合部品、特に自動車車体を形成するのに適した先進複合材料を作成する方法であって、該方法は、ホットメルト含浸機械により、繊維質の基材の第一支持層と、前含浸させ結合させた複合材料またはプリプレグの第二結合層とを結合させる工程を含み、該第二層は該結合部品の最外部を形成し、最外部とはすなわち該成形プロセスにおいて該型と接触する部分であり、かつ完成した状態では、高度の表面仕上げ特性を有する部分であり；該第一層は、該第二層を含浸させるものと同一かつ適合する含浸用樹脂系で含浸されており、かつ該第二層と同時に、重合または架橋が行われ；該方法は、そのうえ、該ホットメルト含浸機械を２〜４メートル／分の操作速度で操作する工程を含み；該樹脂系は、該結合部品の重量の４０〜６５％を占めるホットメルトエポキシ樹脂からなること、該不織繊維は、６〜１２ｍｍの繊維長を有しておりかつＰＶＡ（ポリビニルアルコール）結合剤材料で結着されていること、ならびに該エポキシ樹脂系は、以下：
・層状ケイ酸塩、すなわちケイ素、アルミニウム、および酸化カリウム混合物；
・最大直径が３０マイクロメートルの中空ガラス微粒子、
からなる不活性材料１種または複数を加えることにより修飾されていることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記第一の支持層は、一方向、多軸繊維、または織物材料、フェルト材料、または同様な特性を持つ任意の他の材料を含み、前記第一の支持層および前記第二の結合層は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、または先進複合材料を作成するのに適した他の繊維を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一の支持層は、前記樹脂系と適合する無秩序に配置された不織繊維により構成された繊維質材料層であり、該繊維質材料層は、平坦かつ多孔質であり、かつ重量が１０〜５０ｇ／ｍ２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】
前記エポキシ樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記エポキシ樹脂系は、以下の特性：
プリプレグ中の揮発性物質        （％ｗｔ）      ＜１
樹脂密度                        （ｇ／ｃｍ３）  １．２
Ｔｇ（ＤＳＣ）＊                  （℃）        １３５ＴｇＥ’（ＤＭＡ）＊＊              （℃）        １２５ＴａｎδのピークＴｇ（ＤＭＡ）＊＊（℃）        １４６
＊動的走査測定
＊＊完全に架橋した積層体
温度（℃）  ゲル化時間（分）
１００      ８７
１１０      ５６
１２０      ２１
１３０      ８．７５
を有し、
樹脂含量：前記結合部品全体の最終重量の４５％〜６５％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記エポキシ樹脂系は、以下の特性：
プリプレグ中の揮発性物質        （％ｗｔ）      ＜１
樹脂密度                        （ｇ／ｃｍ３）  １．２３
Ｔｇ（ＤＳＣ）＊                  （℃）        １８１ＴｇＥ’（ＤＭＡ）＊＊              （℃）        １６７ＴａｎδのピークＴｇ（ＤＭＡ）＊＊（℃）        １８４
＊動的走査測定
＊＊完全に架橋した積層体
温度（℃）  ゲル化時間（分）
８０        ４００
１００      ８５
１２０      １７
１３５      ５．５
１５０      ４
を有し、
樹脂含量は、前記結合させ含浸させた材料全体の最終重量の４９％〜６０％で変化することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、織物（Ａ）と不織（Ｂ）炭素の結合材料を作成する工程、および該結合材料を、２×２の綾織りでかつ重量が１８０〜４００ｇ／ｍ２の該炭素布帛材料（Ａ）により修飾されたエポキシ樹脂系で含浸させる工程を含み、該炭素不織材料（Ｂ）は重量が２０〜５０ｇ／ｍ２であり；
該エポキシ樹脂は、以下の特性：
プリプレグ中の揮発性物質        （％ｗｔ）      ＜１
樹脂密度                        （ｇ／ｃｍ３）  １．２
Ｔｇ（ＤＳＣ）＊                  （℃）        １３５ＴｇＥ’（ＤＭＡ）＊＊              （℃）        １２５ＴａｎδのピークＴｇ（ＤＭＡ）＊＊（℃）        １４６
＊動的走査測定
＊＊完全に架橋した積層体
温度（℃）  ゲル化時間（分）
１００      ８７
１１０      ５６
１２０      ２１
１３０      ８．７５
を有し、
樹脂含量は、前記含浸させた結合させる材料全体の最終重量の４５％〜６５％で変化することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記結合材料Ａ＋Ｂの前記含浸工程は、ホットメルト含浸機械を２〜４ｍ／分の速度で用いて行われる、以下： 
１）前記炭素織布材料Ａを、機械のシリンダー圧２〜６ｂａｒｓで、前記含浸させた布帛の最終重量の４０％〜５０％になる量の含浸用樹脂で含浸させる工程；
２）前記炭素不織材料Ｂと前記炭素織布材料Ａを結合させ、前記不織材料Ｂを、機械のシリンダー圧１〜４ｂａｒｓで、該不織材料重量の７０％〜９０％になる量の該含浸用樹脂で含浸させる工程、
を含む連続した少なくとも２つの異なるプロセス段階により行われ、
積層順序として可能なものは、以下：
１）前記織物／不織材料Ａ＋Ｂ；
２）適合性のある含浸用樹脂で含浸させた、前記炭素不織材料Ｂ
を使用することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、仕上げられた部品の外側から、したがって、型表面から開始して、以下：
１．炭素不織材料＋炭素織物材料（Ａ＋Ｂ）
２．炭素織物材料（Ｂ）
を使用する工程；およびオートクレーブ架橋工程を行う工程を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は、一方向性（ＵＤ）補強材結合材料、炭素不織材料、および修飾された含浸用エポキシ樹脂を使用する工程を含み：
一方向炭素補強材料：重量１２０〜４００ｇ／ｍ２（Ｃ）；
炭素不織材料：重量１５〜７０ｇ／ｍ２（Ｄ）；
エポキシ樹脂の特性：
プリプレグ中の揮発性物質        （％ｗｔ）      ＜１
樹脂密度                        （ｇ／ｃｍ３）  １．２３
Ｔｇ（ＤＳＣ）＊                  （℃）        １８１ＴｇＥ’（ＤＭＡ）＊＊              （℃）        １６７ＴａｎδのピークＴｇ（ＤＭＡ）＊＊（℃）        １８４
＊動的走査測定
＊＊完全に架橋した積層体
温度（℃）  ゲル化時間（分）
８０        ４００
１００      ８５
１２０      １７
１３５      ５．５
１５０      ４
樹脂含量は、結合または積層させ含浸させた材料全体の最終重量の４０％〜６０％である
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法は、含浸および結合プロセスを行う工程を含み、前記結合材料Ｃ＋Ｄの該含浸は、ホットメルト含浸機械を２〜４ｍ／分の速度で用いて、連続した２つの異なるプロセス段階：
１）一方向炭素補強材支持体Ｃを、含浸させた補強材の最終重量の３０％〜４０％で沈着する量の含浸用樹脂で含浸させる工程；
２）炭素不織材料Ｄと該支持体Ｃを結合させ、該含浸させた不織材料重量の７０％〜９０％となる量の同一含浸用樹脂で含浸させる工程、
により行われることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法は、さらに、以下：
１）前記ＵＤ／不織結合材料Ｃ＋Ｄ；
２）含浸させた炭素織物材料、該材料は、前記含浸用樹脂と適合性のある樹脂で含浸されている、
を順次積層する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法は、さらに、完成した部品の外側、したがって、型表面から開始して、自動車車体部品を作成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法：
１．［０℃］１炭素不織材料＋ＵＤ補強材（Ｃ＋Ｄ）
２．［９０℃］４炭素織物材料（Ｂ）
または、代替として：
１．［０℃］１炭素不織材料＋ＵＤ補強材（Ｃ＋Ｄ）
２．［９０℃］２炭素織物材料（Ｂ）
３．［９０℃］１ＵＤ補強材（Ｃ）。
【請求項１４】
前記方法は、多段階オートクレーブ架橋サイクルを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。