(57)【要約】  部品を成形する方法は、混繊糸（１０）であり、前記混繊糸が熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメント（４０）及び強化材料から形成された強化フィラメント（２０）を含んでおり、かつ前記強化材料が前記熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度及び／又は分解温度を有している前記混繊糸によりパターンを形成すること；前記パターンをキャリア材（７６）に付着させてプリフォーム（７０）を形成すること；及び、前記プリフォームを用いて前記部品を成形すること、を含む。
2017513733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を成形する方法であって、
混繊糸によりパターンを形成することであり、前記混繊糸が熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメント及び強化材料から形成された強化フィラメントを含み、かつ前記強化材料が前記熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度及び／又は分解温度を有すること；
前記パターンをキャリア材に付着させてプリフォームを形成すること；及び、
前記プリフォームを用いて前記部品を成形すること、を含む方法。
【請求項２】
前記混繊糸は、熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメントと強化材料から形成された強化フィラメントとからなり、前記強化材料は、前記熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度及び／又は分解温度を有している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プリフォームをモールド内に配置すること；及び、
前記プリフォームを加熱し、前記熱可塑性樹脂フィラメントを溶融させて前記強化フィラメントを浸潤させる熱可塑性樹脂マトリックスを形成して、一体成形されたプリフォームを成形すること；を含むか、
または、
二つあるいはより多くのプリフォームを積層すること、
前記プリフォームを加熱し、前記熱可塑性樹脂フィラメントを溶融させて前記強化フィラメントを浸潤させる熱可塑性樹脂マトリックスを形成し、一体成形された積層体を成形することを更に含む、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂マトリックスが前記強化フィラメントを浸潤させるとき、かつ前記熱可塑性樹脂マトリックスが冷えるときに、大気圧を超える圧力下に前記プリフォームを保持することを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記一体成形されたプリフォームをモールドに挿入し、前記一体成形されたプリフォーム上に樹脂を射出成形することを更に含む、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記混繊糸は、熱可塑性樹脂フィラメント及び強化フィラメントから、編み組み、撚り、紡績、ラッピング、エア交絡、機織り、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せにより形成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
付着させることは、縫い合わせ、スポット溶着、超音波溶着、熱かしめ、接着剤堆積、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含んでいる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
付着させることは、前記キャリア材に縫い合わせられた固定糸により前記キャリア材の上の所定の場所に前記混繊糸を保持することを含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記混繊糸における熱可塑性フィラメント及び強化フィラメントの分布を調整することを更に含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記強化フィラメントを傷付けずに前記部品の開口を形成することを更に含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法により成形される複合部品。
【請求項１２】
複合部品であって、
強化フィラメントのパターンであり、使用するときに、前記部品は力束を有しており、かつ前記強化フィラメントが前記力束に沿って整列している、パターンと；
熱可塑性樹脂マトリックスとを含み；
前記強化フィラメントは、前記熱可塑性樹脂マトリックスの熱可塑性材料とは異なる強化材料から形成されており、前記強化フィラメントは、熱可塑性樹脂マトリックスより固くかつより高い引張強度であり、かつ前記熱可塑性樹脂マトリックスが前記強化フィラメントに結合されている、複合部品。
【請求項１３】
前記強化フィラメントが前記部品の全体にわたって実質的に連続している、請求項１２に記載の複合部品。
【請求項１４】
前記複合部品を貫通する開口を含むと共に、
前記強化フィラメントの一部が、前記開口の外周に沿って、前記開口の縁部に対し接線方向に配置される、請求項１２又は１３に記載の複合部品。
【請求項１５】
前記熱可塑性樹脂フィラメントは、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニル、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、アクリル、ナイロン、熱可塑性ポリウレタン類、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、シクロオレフィン共重合体、サーモトロピックポリエステル、又は前述したもののうち少なくとも１つを含む組合せ、を含む請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の複合部品。
【請求項１６】
複合プリフォームであり、
キャリア材；及び、
混繊糸；を含み、
前記混繊糸は、熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメント及び強化材料から形成された強化フィラメントを含んでおり；
前記強化フィラメントは、前記熱可塑性樹脂フィラメントより固くかつより高い引張強度を有しており；かつ
前記混繊糸は、あるパターンで前記キャリア材に付着されている、複合プリフォーム。
【請求項１７】
前記パターンの前記混繊糸が実質的に連続している、請求項１６に記載の複合プリフォーム。
【請求項１８】
固定糸を更に含み、前記固定糸は、熱可塑性樹脂フィラメント、強化フィラメントあるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含んでいる請求項１６又は１７に記載の複合プリフォーム。
【請求項１９】
前記混繊糸の太さは０．１ミリメートルから５ミリメートルであり、前記太さは、前記糸のｔ−ｘ平面における横断面にわたり最も長い直線寸法に沿って測定される、請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【請求項２０】
前記混繊糸は、前記プリフォームの全体にわたって連続している、請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の複合材部分プリフォーム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
繊維強化プラスチック複合材は、従来材料より小さな重量で等価なあるいは改善された構造特性をもたらすことができる。高い比強度（strength to weight ratio）を必要とする用途（例えば、航空宇宙、自動車、建設、船舶、医療及び補綴の用途）において、これらの材料はますます用いられている。繊維強化樹脂材料は、可塑性樹脂マトリックスの内部に埋め込まれた強化フィラメントを含むことができる。熱可塑性複合部品は、他の方法のなかでも、強化フィラメントのプリフォームを保持している金型の内部に、熱可塑性樹脂をモールド成形することによって製造することができる。これらのプリフォームは、強化フィラメントのシートあるいはマットから構成することができる。
【０００２】
繊維シート内において、強化フィラメントは、互いに固定された配向を有することができる。強化フィラメントのマットは、ランダムな繊維配向を有することができる。
【０００３】
強化フィラメントのシート及びマットは、様々な形状及びサイズの部品の製造に用いることができる。しかしながら、これらのシート及びマットを用いる部品の製造は、時間が掛かる手作業によるシートの積層（レイアップ）を含み得る。労働集約的な手作業によるレイアッププロセスは自動化できるが、自動化はかなりの投資を必要とし得る。シート及びマットは、部品内部の強化フィラメントを配向し及び／又は位置決めする製造業者の能力を制限し得る。加えて、例えば開口や類似のものといった特徴部分の形成は、強化フィラメントの切断を必要とし得る。
【０００４】
これらの複合部品の比強度を高めるためには、完成部品に作用する力束（force flux）の方向に実質的に整列する強化フィラメントの数を改善しあるいは最大化することが望ましい。強化フィラメントは、高い引張強度をもたらすことができる。このように、負荷される引張応力に対し繊維方向を実質的に平行に整列させることは、そのように整列されていない繊維を含む部品に比較して、複合部品の引張強度を高めることができる。また、部品強度を低下させると共に部品の破損につながり得る部品内部の局所欠陥を生じさせる、複合部品の内部の強化フィラメントの不連続性（すなわち、繊維の破損、切断、及び類似のものによる端部）を減少させあるいは最小化することは有益であり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の発明者らが認識してきた、なかでも、解決されるべき問題に含まれ得ることは、複合部品を製造するための時間及び／又はコストを減らすこと、複合部品の内部の強化フィラメントを配向する能力を高めること、複合部品の内部に例えば開口や類似のものといった特徴部分を形成しながらも連続した強化フィラメントを保持する方法をもたらすこと、である。本発明の主題事項は、例えば、適合繊維配置プロセスにおいて熱可塑性材料及び強化フィラメント材料のフィラメントを有する糸を用いて複合部品を成形する方法をもたらすことにより、この問題の解決策をもたらすことを助け得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書において開示されるものは、熱可塑性複合プリフォーム、熱可塑性複合部品、及びその製造方法である。
【０００７】
一実施形態において、部品を成形する方法は、混繊糸によりパターンを形成することであり、混繊糸が熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメントと強化材料から形成された強化フィラメントを含んでおり、強化材料が熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度及び／又は分解温度を有しており、パターンをキャリア材に付着させてプリフォームを形成すること；及び、プリフォームを用いて部品を成形すること、を含んでいる。
【０００８】
一実施形態において、複合部品は、強化フィラメントのパターンであり、使用するときに、部品は力束を有しており、かつ強化フィラメントが力束に沿って整列されている、パターンと；熱可塑性樹脂マトリックスとを含み；強化フィラメントは熱可塑性樹脂マトリックスの熱可塑性材料とは異なる強化材料から形成されており、強化フィラメントは熱可塑性樹脂マトリックスより固くかつより高い引張強度であり、かつ熱可塑性樹脂マトリックスは強化フィラメントに結合されている。
【０００９】
一実施形態において、複合プリフォームは、キャリア材と混繊糸を含むことができ、混繊糸は、熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメントと強化材料から形成された強化フィラメントを含んでおり、強化フィラメントは熱可塑性樹脂フィラメントより固くかつより高い引張強度を有しており、混繊糸はあるパターンでキャリア材に付着される。
【００１０】
この概要は、本特許出願の主題の概要をもたらすことを意図したものである。本発明の排他的なあるいは網羅的な説明をもたらすことは意図されていない。詳細な説明は、本特許出願に関する更なる情報をもたらすことに含まれる。
【００１１】
ここで図面を参照するが、図面は例示的な実施形態であり、かつ類似の要素には類似の番号が付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】混繊糸の図である。
【図２】図１の混繊糸のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図３】適合繊維配置（ＴＦＰ）プロセスを用いて製作された混繊糸プリフォームの写真である。
【図４】図４は、混繊糸プリフォームの端部を示す、図３の写真の断面１００の分解説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
これらの図は、単に例示的なものであり、特定のスケールで描画されていない。
【００１４】
強化繊維（以下、強化フィラメントと記載する）の織物は、織って、編んで、編組し、あるいは縫い付けた構造とすることができる。これらの織物の強化フィラメントは、織物の平面内において固定された配向で（例えば、垂直に）互いに交差することができる。そのような構造は、他の布地と類似することができる。これらのシートからカットされた型材は、樹脂シートあるいはフィルムと積層して、一体成形することができる、例えば積層することができる複合部品プリフォームを製作することができる。部品をこのようにして製造するときに、個々のフィラメントの長さは、部品の形状に関連した配向とすることができる。その結果、強化フィラメントは、完成した部品に作用する力束に対して最適でない状態で整列されることになり得る。例えば、部品の長さあるいは最も長い寸法に対して平行に延びる強化フィラメントは、部品の幅に対して平行に延びる繊維より長いものとなり得る。この方法で構築されるときには、所定の用途の構造要求を満たすために、より厚く、より重いものとなり得る部品が必要となる。強化フィラメントが、所望の強度をもたらす方法で部品の内部に配置されないからである。
【００１５】
複合材を製造する方法は、強化フィラメントを縫い合わせて（stitch）、強化フィラメントのプリフォームを製作するものとすることができる。そのように製造されたプリフォームは、縫い合わせて、プリフォームの形状（及び、結果として生じる部品の網の形状）を保持すると共に、完成した部品における樹脂の強化フィラメント材料に対する比率を所望の比率に制御することができる。これらのプリフォームは、他の方法に対し、強化フィラメントの配置を改善することができるが、このように構成されてぴったりと縫い合わせられた強化フィラメントプリフォームに樹脂マトリックスを分散させることは困難なものになり得る。例えば、そのようにぴったりと縫い合わせられたプリフォームにおける強化フィラメントは、互いに当接し得るし、熱可塑性樹脂がプリフォームに浸透すること及び一体成形の間に強化フィラメントを内側に閉じ込めることを妨げ得る。縫い合わせを緩めることは、強化フィラメントが互いに離間しすぎることになるので、プリフォームを使用不能とし得る。
【００１６】
混繊糸を用いる適合繊維配置（Tailored Fiber Placement）（ＴＦＰ）プロセスは、これらの欠陥を解決するために用いることができる。ＴＦＰプロセスは、混繊糸を用いてパターンを形成すること、及びそのパターンをキャリア材に付着させてプリフォームを形成することを含むことができる。選択的に、一つあるいは複数のプリフォームを更に加工し、例えばインジェクションモールド、コンプレッションモールド、オーバーモールド、及び類似のものといったモールド成形により製品を成形することができる。混繊糸は、例えばプリフォームといった熱可塑性複合部品の内部における個々の強化フィラメントを、より特定な配向のものとすることができる。混繊糸は、熱可塑性樹脂のフィラメント及び強化フィラメントを含むことができる。混繊糸は、熱可塑性樹脂のフィラメント及び強化フィラメントから構成することができる。混繊糸から構成される部品は、樹脂マトリックスを分散させることの難しさを高めることなく、ぴったりと縫い合わせることができる。熱可塑性樹脂材料がその部品の内部に予め分散されているからである。ＴＦＰにおいて、強化フィラメントパターンはベースにあるいはキャリア材に、一つあるいは複数の固定／取付用の糸を用いて付着させることができる。固定糸は、例えば熱硬化あるいは熱成形などの部品の製造の間に、強化フィラメントを所定の場所に保持することができる。
【００１７】
複合部品の強度に影響を及ぼし得る一つの要因は、ポリマー樹脂マトリックスを部品の全体にわたってどれだけ広範囲に強化フィラメントに結合させることができるか、とすることができる。樹脂マトリックスが強化フィラメントに浸し、包囲し、結合し得る範囲（extent）は、強化フィラメントの「浸潤（wet out）」と呼ばれる。一体成形の間に強化フィラメントが浸潤しない場合、繊維と樹脂マトリックスの固着は不十分なものとなり、部品はより破損し易いものとなり得る。
【００１８】
ＴＦＰを用いて製造される混繊糸部品は、他の方法で製造される部品に比較すると、低い一体成形温度及び／又は圧力において、強化フィラメントを充分に浸潤することができる（すなわち、完成した部品が許容できる構造特性となる）。このことは、製造の間のエネルギー消費を低減し得る。ＴＦＰを用いて製造される混繊糸部品は、他の方法で製造される部品に比較すると、より少ない時間で充分に強化フィラメントを浸潤することができる。このことは、製造サイクル時間を短縮し得る。
【００１９】
熱可塑性混繊糸は、熱可塑性樹脂フィラメント及び強化フィラメントを含むことができる。そのようなフィラメントは互いに隣接し、時には互いに当接し得る。フィラメントは、糸の全体にわたって個々に分散させることができる。フィラメントは、混繊糸の全体にわたって束となって分散させることができる。束は、熱可塑性材料のフィラメント、強化材料のフィラメント、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含むことができる。本明細書において用いる束とは、同一材料の複数のフィラメントをグループ化したもの、あるいは異なる材料の複数のフィラメントをグループ化したものを指す。
【００２０】
混繊糸は、適合繊維配置（ＴＦＰ）プロセスにおいてキャリア材に付着させ、強化フィラメントを実質的に整列させた網状に近い形状の強化フィラメントプリフォームを製造することができる。ＴＦＰプロセスを用いることにより、混繊糸は、あるパターンでキャリア材に付着させることができると共に、複合部品の内部における強化フィラメントの配向を実質的に整列することができる。ここで「実質的に整列させる」における「実質的に」は、糸を縫い付けるときの起伏する性質による変動を含めることができ、パターンの全体にわたって多数のパスを作るための方向の転換を可能とし、部品の幅あるいは厚みを構築するための糸の方向の転換を可能とし、及び／又は強化フィラメントの自然な広がりを許容することができる。実質的な整列には、パターンのフィラメントの６０％あるいはそれ以上（特に、８０％あるいはそれ以上）が、部品の内部で一つあるいは複数の方向に作用し得る安定状態の力束に沿って（例えば、平行に）配向されるパターンを含めることができる。強化フィラメントは、整列させ、特に、完成した複合部品を使用する際に遭遇する応力に関連して配向させることができる。加えて、ＴＦＰプロセスの使用は、複合部品の特徴部分（例えば、開口、薄い横断面、及び類似のもの）の形成を可能にすることができる。これらの特徴部分は、ＴＦＰプロセスの間に混繊フィラメントの実質的に連続した糸を用いて部品の内部に形成することができる。ここで「実質的に連続し」における「実質的に」は、縫い合わせ作業の間の糸スプールの交換による糸の端部、及び糸を構成する前に糸のフィラメントが特定の長さに破断されている引張破断フィラメントを説明することができる。一方、これらの特徴部分が積層部品内に形成されるときに、強化フィラメントは、切り離され（例えば、切断され、穴あけされ、ドリル加工され、機械加工され、及び類似のもの）て、完成した複合部品の強度を低下させ得る強化フィラメントの不連続を生じさせる。これらの特徴部分を作製する追加の処理は、より高い製造費用に帰着し得る。これらの特徴部分を作製する追加の処理は、より長い製造サイクル時間に帰着し得る。
【００２１】
混繊糸は、多様な方法で生産することができる。強化フィラメント及び熱可塑性樹脂フィラメントのトウ（tow）（例えば、フィラメントの撚りがけしていない束）は、フィラメントの束を交絡させるエア交絡により混繊糸に形成することができる。強化フィラメント及び熱可塑性樹脂フィラメントのトウは、撚り、紡ぎ、ラッピング、機械的な撚り合せ、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せにより、例えばロープの製造においてなされるようにして混繊糸に形成される。混繊糸は、個々のフィラメントが糸の長さより短い特定の長さを有している引張破断フィラメントを含むことができる。混繊糸は、他のフィラメントの周りに巻き付くラッピングフィラメントを含むことができる。混繊糸は、他の複数のフィラメントの周りに巻きつく複数のラッピングフィラメントを含むことができる。ラッピングフィラメントは、強化フィラメント、熱可塑性樹脂フィラメント、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含むことができる。
【００２２】
混繊糸において、熱可塑性樹脂フィラメント及び強化フィラメントは、ランダムに分布させることができ、例えば糸の断面領域（添付の図面におけるｔ−ｘ平面に沿った糸の断面の領域）の全体にわたるフィラメントの位置は、予め定められずあるいは特別に選択されず、フィラメントの位置は糸の製造プロセスによる結果と成り得る。熱可塑性樹脂フィラメントは糸の断面領域の全体にわたって一様に分布させることができ、例えば、熱可塑性樹脂フィラメントは糸の断面領域の全体にわたって互いに均一に間隔を開けて配置することができ、ここで任意の２つの熱可塑性樹脂フィラメントの間の距離は糸の断面領域の全体にわたって一定である。熱可塑性樹脂フィラメントは、糸の断面領域の全体にわたって特別に、例えばランダムにではなく、分布させることができ、糸を製造する間に熱可塑性樹脂フィラメントの位置を選択しあるいは予め定めることができる。特別な糸の分布は、一体成形の間における、複合部品の全体にわたる熱可塑性物質の流れを微調整するために用いることができる。強化フィラメントは、糸の全体にわたって、熱可塑性樹脂フィラメントと当接させることができる。樹脂フィラメント及び強化フィラメントの断面における分布（ｔ−ｘ平面における、糸の断面領域の全体にわたる分布）は、ｌ−軸方向において測定するときの混繊糸の長さにわたって変化させることができる。
【００２３】
強化フィラメントは、熱可塑性樹脂フィラメントより固いものとすることができる。強化フィラメントは、熱可塑性樹脂フィラメントよりも高い引張強度（例えば、引張り強さ（tenacity））を有することができる。混繊糸の中の強化フィラメントには、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、バサルト繊維、石英繊維、ホウ素繊維、セルロース繊維、天然繊維、液晶ポリマー繊維、高引張り強さポリマー繊維（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（ヘキサン−６−ラクタム）、ポリ［イミノ（１，６−ジオキシヘキサメチレン）イミノヘキサメチレン］）、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含めることができる。
【００２４】
熱可塑性樹脂繊維フィラメントには、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含むポリビニル、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（ＰＢＴ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリ（ｐ−フェニレンエーテル）（ＰＰＥ）、アセタール、アクリル、ナイロン、熱可塑性ポリウレタン類、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、シクロオレフィン、サーモトロピックポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、それらのアイオノマ、それらのコポリマ、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含めることができる。
【００２５】
混繊糸は、熱可塑性樹脂フィラメントと強化フィラメントの混合物を含むことができる。混繊糸は、合計で２〜１００，０００のフィラメント、例えば１，０００〜５０，０００のフィラメント、あるいは３，０００〜５０，０００のフィラメントを含むことができる。
【００２６】
強化フィラメントは、（添付の図面におけるｔ−ｘ平面においてフィラメントの横断面にわたる最も長い直線寸法に沿って測定したときに）１マイクロメートル〜５０マイクロメートル、例えば２マイクロメートル〜１０マイクロメートル、あるいは５マイクロメートル〜１０マイクロメートルの太さを有することができる。
【００２７】
熱可塑性樹脂フィラメントは、（添付の図面におけるｔ−ｘ平面においてフィラメントの横断面にわたる最も長い直線寸法に沿って測定したときに）１マイクロメートル〜５０マイクロメートル、例えば２マイクロメートル〜２５マイクロメートル、あるいは５マイクロメートル〜２５マイクロメートルの太さを有することができる。
【００２８】
混繊糸は、（添付の図面におけるｔ−ｘ平面において系の横断面にわたる最も長い直線寸法に沿って測定したときに）０．１ミリメートル〜２０ミリメートル、例えば０．１ミリメートル〜２ミリメートル、あるいは０．１ミリメートル〜１ミリメートルの太さを有することができる。
【００２９】
熱可塑性樹脂フィラメント及び強化フィラメントは、（添付の図面においてｌ−軸方向に沿って測定したときに）それらの長さに沿って任意の断面形状を有することができる。本明細書において用いるように、断面形状は、添付の図面のｔ−ｘ平面における外周形状を指すことができる。フィラメントの断面形状は、フィラメントの長さに沿って変化させることができる。例えば、熱可塑性樹脂及び／又は強化フィラメントの断面形状は、円形、楕円形、あるいは真っ直ぐなあるいは湾曲する縁部を有する任意の単純な閉じた多角形の形状（例えば、環状多角形、等角多角形、等辺多角形、外接多角形及び直角多角形、更には三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形、星の形、及び類似のもの）とすることができる。
【００３０】
同様に、フィラメントの束は、任意の断面形状を有することができる。空隙部は、少なくとも部分的に、組み合わされて束を形成する個々のフィラメントの断面形状により、束の内部のフィラメントの間に形成することができる。例えば、熱可塑性樹脂あるいは強化フィラメント束の断面形状は、円形、楕円形、あるいは真っ直ぐなあるいは湾曲する縁部を有する任意の単純な閉じた多角形の形状（例えば、環状多角形、等角多角形、等辺多角形、外接多角形及び直角多角形、更には三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形、星の形、及び類似のもの）とすることができる。
【００３１】
混繊糸は、任意の断面形状を有することができる。空隙部は、少なくとも部分的に、組み合わされて混繊糸を形成する個々のフィラメントの断面形状により、混繊糸の内部のフィラメントの間に形成することができる。例えば、混繊糸の断面形状は、円形、楕円形、あるいは真っ直ぐなあるいは湾曲する縁部を有する任意の単純な閉じた多角形の形状（例えば、環状、等角、等辺、接線、及び直線多角形、更には三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形、星の形、及び類似のもの）とすることができる。
【００３２】
混繊糸は、５重量％（重量パーセント）〜９５重量％の強化フィラメント材料、例えば４０重量％〜６０重量％、あるいは５０重量％の強化フィラメント材料を有することができ、糸の残部は熱可塑性樹脂材とすることができる。例えば、糸は、５０重量％の強化フィラメントと、５０重量％の熱可塑性樹脂フィラメントとから製作することができる。強化フィラメント材料は、熱可塑性樹脂より低い特定の密度（単位体積当たりの重量）を有することにより、容積画分を混繊糸の強化材料より高くすることができる。そのとき、強化材料及び熱可塑性材料の重量割合は等しい。
【００３３】
ＴＦＰプロセスにおいては、混繊糸のロービング（roving）をキャリア材に付着させ、その部品が成形されるときに、その糸を所定の場所に保持することができる。キャリア材は、熱可塑性樹脂、強化フィラメント、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含むことができる。キャリア材は、フィルム、織ったあるいは織っていないシート、マトリックス適合性のフォイル、及び類似のものとすることができる。キャリア材として用いる熱可塑性樹脂は、混繊糸の熱可塑性樹脂と同じ物にすることができる。キャリア材として用いる熱可塑性樹脂は、混繊糸の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂とすることができる。混繊糸と同じ熱可塑性樹脂を有するキャリア材は、異なる樹脂に関連する適合性の問題を排除することができる。複合部品の樹脂マトリックスと同じ熱可塑性樹脂を有するキャリア材は、例えば処理温度、化学的な適合性、分解温度、他の物性、及び類似のものといった、異なる樹脂に関連する適合性の問題を排除することができる。
【００３４】
ＴＦＰプロセスは、縫い合わせるあるいは刺繍のようにその糸をキャリア材に縫い付けること（sewing）によって、混繊糸をキャリア材（すなわち、ベース材あるいはバッキング材）にあるパターンで付着させてプリフォームを形成するために、用いることができる。プリフォームを形成する際には、別々の固定、あるいは保持、糸により、混繊糸をキャリア材に付着させることができる。プリフォームを形成する際には、別々の固定、あるいは保持、糸を用いずに、混繊糸をキャリア材に付着させることができる。混繊糸をキャリア層に直接縫い合わせるための縫い合わせ作業は、刺繍マシンにより実行することができる。混繊糸をキャリア層に直接縫い合わせるための縫い合わせ作業は、ミシンにより実行することができる。混繊糸は、単一のステッチングヘッドにより、キャリア材に直接縫い合わせることができる。
【００３５】
混繊糸は、プリフォームの少なくとも複数の部分において、別々の固定糸を用いることにより、キャリア材に付着させることができる。別々の糸は、熱可塑性樹脂あるいは強化フィラメントから製作することができる。別々の熱可塑性物質の糸は、その部品の特定の領域におけるプラスチックの量を増やすために用いることができる。別々の固定糸は、その部品を一体成形するときに、所望のプラスチックの流れの達成を助けることができる。別々の固定糸は、部品の選択された場所における、強化フィラメントに対する熱可塑性物質の特定の比率の達成を助けることができる。別々の固定糸は、強化フィラメントを充分に浸潤させて複合部品の所望の特性を達成すべく、一体成形の間の樹脂の流れを調整するために用いることができる。
【００３６】
混繊糸は、例えばレーザーや超音波溶接機で糸をスポット溶着させることによって糸を所定の場所に一定の間隔で保持することにより、あるいは熱かしめを用いることにより、キャリア材に付着させることができる。混繊糸は、同様の方法、例えば、縫い付け、スポット溶着、超音波溶着、接着剤堆積、熱かしめ、あるいは組合せによりで既にキャリア材に付着している他の混繊糸に付着させることもできる。このようにして、プリフォームを積層し、キャリア材の表面に対して垂直な方向における厚みを増加させることができる。混繊糸の複数の層によりプリフォームを積層する際に、プリフォームの（キャリア材の表面に対して垂直な）厚みは、混繊させた繊維の完全性を損なわずに（例えば、混繊糸中のフィラメントを破断せずに）５０ミリメートル以下、例えば１ミリメートル〜１５ミリメートル、あるいは１ミリメートル〜８ミリメートルとすることができる。
【００３７】
プリフォームのパターンは、強化フィラメントの方向が実質的に互いに整列するように選択することができる。プリフォームパターンは、強化フィラメントが選択された力束、例えばその部品を使用する際に完成した部品に負荷がかかると予想される安定した状態の力束、に対して実質的に平行に整列させることができるように選択できる。混繊糸のパターンをキャリア材に一旦付着させれば、過剰なキャリア材の任意の量を切削作業によって取り除くことができる。この場合、その切削作業は、実質的に連続した糸としてキャリア材に付着されている強化フィラメントの切断を必要としない。この方法で形成されるプリフォームは、単一の縫い合わせ作業で製造することができる。混繊糸の層の上方、下方、あるいはそれらの間に、樹脂フィルムを敷設することができる。部品の厚みは、（例えば、混繊糸、樹脂のシートあるいはフィルム、強化フィラメントのシート、及び類似のものを）積層し、あるいはプリフォームを折り畳むことにより、更に増加させ、所望の厚みを達成することができる。積層しあるいは折り畳んだプリフォームは、縫い付け、スポット溶着、超音波溶着、あるいは熱かしめにより、一定の間隔で固定して所望の形状を保つことができる。混繊糸プリフォームは、他の同様に形成されたプリフォームによって積層されることができる。混繊糸プリフォームは、樹脂シートあるいはフィルムによって積層されることができる。混繊糸プリフォームは、樹脂シートあるいはフィルムによりはさまれることができる。これらの追加の層は、混繊糸プリフォームの形状に対応している形状を有することができる。追加の層を部品に積層して所望の厚みとすることができる。追加の層は、余分の熱可塑性樹脂を供給し、一体成形の間の部品の浸潤向上を助けることができる。
【００３８】
複合部品は、樹脂が軟化し及び／又は溶融し強化フィラメントを包んで結合する樹脂マトリックスを形成する、従来の加熱を伴う圧密／圧縮法により、一体成形することができる。
【００３９】
ＴＦＰプロセスを用いて製造した混繊糸プリフォームは、処理コスト、処理サイクル時間を低減し、かつ複合部品の強度を高めることができるが、これらの利益を実現する際にはいくつかの注目すべきチャレンジがある。ＴＦＰプロセスにおいては、熱可塑性固定糸を用いて純粋な強化フィラメントロービングをキャリア材に付着させることができる。このことは、熱可塑性の糸の寸法、形状及び配置の選択により、プリフォームの内部における熱可塑性材料の量と位置の選択を柔軟なものにする。ところが、混繊糸の内部の熱可塑性樹脂フィラメントの寸法及び形状は予め定められている。
【００４０】
固定糸は熱可塑性樹脂フィラメント、強化フィラメント、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含むことができる。固定糸は、選択された領域における熱可塑性材料の量に影響を与えるために用いることができる。ロービングの長さに沿った固定糸のステッチの数は、増加させあるいは減少させることにより調整し、プリフォームの複数の領域における熱可塑性物質の強化フィラメントに対する所望の比率を達成することができる。プリフォームには、一体成形の間に熱可塑性樹脂の大きな流れが望まれるプリフォームの複数の領域に熱可塑性樹脂の追加の固定糸を設けることができ、あるいは樹脂の小さな流れが望まれる領域においては熱可塑性固定糸の数を減少させる。強化フィラメントの固定糸は、層間剪断応力に対する抵抗力にもたらすために用いることができる。
【００４１】
しかしながら、混繊糸ロービングをキャリア材に直接付着させる、すなわち追加の固定糸が無い場合、熱可塑性樹脂の位置及び量、及び熱可塑性物質の強化フィラメントに対する比率は、混繊糸の内部の熱可塑性樹脂フィラメントの形状、太さ及び分布により予め定まる。この欠点を解決するために、混繊糸の内部における熱可塑性樹脂フィラメントあるいは強化フィラメントの量及び／又は分布を変えることにより、追加の熱可塑性樹脂をプリフォームに組み込むことができる。
【００４２】
混繊糸における熱可塑性樹脂あるいは強化フィラメントの量及び／又は分布は、個々のフィラメントの形状あるいは太さを変えることにより、混繊糸の断面領域当たりの個々のフィラメントの数を変えることにより、及び／又は糸の断面領域におけるフィラメントの位置を変えることにより、調整することができる。混繊糸における材料の分布を調整することは、部品の全体にわたって全般的に発生する問題を解決することができる。
【００４３】
樹脂が不十分な別個の、局所的な領域を対象にするためには、混繊糸を追加し（例えば、より多くの熱可塑性樹脂が望まれる領域に混繊糸を集め）、及び／又はプリフォームに熱可塑性材料を追加する。これらの手段は、部品の特定領域に追加の樹脂を供給することができ、かつ一体成形の間の熱可塑性樹脂の流れを局所的に増加させる。混繊糸は、キャリア材に対するステッチの数を増加させることにより、及び／又は熱可塑性の糸あるいは強化フィラメントの糸を用いて所望の領域に追加の混繊糸を付着させることにより、追加する、例えば集めることができる。追加の熱可塑性材料は、混繊糸を付着させるのと同じ方法、例えば直接的な縫い合わせや、レーザー、超音波溶着及び／又は熱かしめによるスポット溶着によりプリフォームに付着させることができる。追加の熱可塑性材料には、例えば、熱可塑性樹脂のフィラメント、縫い糸、編み糸、フィルム、織ったあるいは織っていないシート、及び類似のものを含めることができる。
【００４４】
固定糸は、熱可塑性樹脂材あるいは強化フィラメント材料を含むことができ、かつ混繊糸をあるパターンでキャリア材に付着させるために用いることができる。このようにして、混繊糸は、固定糸によりキャリア材に保持することができる。このことは、プリフォームの全体にわたってなし、あるいはプリフォームの別個の領域の内部で局所的になすことで、樹脂材料に対する強化材料の比率を調整して一体成形の間に所望の樹脂流れを達成することができる。
【００４５】
熱可塑性樹脂材の固定糸は、一体成形の間に複合部品の熱可塑性樹脂マトリックスと最終的に結合する熱可塑性樹脂材と同じもので製造することができる。固定糸は、その後に続く一体成形及び／又は圧密化のプロセスの前にあるいはその間に物理的に、機械的に、熱的に、あるいは化学的に取り除くことができる材料で製造することができる。
【００４６】
混繊糸の予め分配された熱可塑性樹脂は、（複合部品の機能的な要求、例えば構造的な要求を満たすべく）強化フィラメントを充分に浸潤させ得ることが見いだされた。従って、一体成形の間における部品内部の樹脂流れの特定の設計的な考慮なく、浸潤を達成することができる。混繊糸を用いることにより部品の全体にわたって熱可塑性樹脂を適切に供給することができ、混繊糸プリフォームに熱可塑性材料を追加する必要は無かった。混繊糸を用いることにより、他の方法で製造された部品に比較して、一体成形の間の浸潤を改善することができる。
【００４７】
予想されたチャレンジ及び潜在的な欠点にもかかわらず、複合プリフォームにおける混繊糸の使用により、設計の自由度が改善され得ることが判明した。これらの改善は、混繊糸ロービングの内部の強化フィラメントの間に、樹脂フィラメントが接近して予め分布していることによるものと考えられる。
【００４８】
一体成形の間、溶融樹脂は、ぴったりと織られた強化フィラメントプリフォームあるいは強化フィラメントの束に浸透する必要はない。樹脂フィラメントがプリフォームの全体にわたって強化フィラメントの内側に既に分布しているからである。その結果、一体成形の間、溶融樹脂の粘性が小さい必要はなく、及び樹脂材料の平均移動距離（強化フィラメントを浸潤させるために樹脂が移動しなければならない平均的な距離）は、混繊糸無しで造られるプリフォームに比較して短くなる。従って、混繊糸で部品を成形するための一体成形の段階は、他の方法（例えば、積層、樹脂の固定糸及び強化フィラメントのロービングを用いるＴＦＰプロセス）で製造される部品に対し、より早いものとし、低い圧力で実行し、及び／又は低い温度で実行することができる。
【００４９】
ＴＦＰプロセスは、プリフォームのパターンに形状（例えば、円形、楕円形、あるいは真っ直ぐあるいは湾曲した側部を有する単純な多角形）を形成するために用いることもできる。強化フィラメントは、連続したものとし、あるいはこれらの特徴部分を形成する際に切断しないものとすることができる。例えば、ＴＦＰプロセスは、形状のパターンの内部のキャリア材に混繊糸を付着させるために用いることができる。形状の内部領域は、混繊糸無しとすることができる。形状の内部領域は、空所、すなわち混繊糸及びキャリア材の空隙とすることができ、あるいはキャリア材だけを含むことができる。形状の外周部は、形状の外周部の周りに配置された連続する混繊糸から形成することができる。形状の内部のキャリア材をプリフォームから切断し、プリフォームを貫通する開口を作製することができる。その切断は、プリフォームを複合部品に一体成形する前にあるいはその後になすことができる。いずれの場合においても、形状は、完成した複合部品を貫通する開口を形成することができる。
【００５０】
言い換えると、複合プリフォームは開口、あるいは開口を作製するために構成された部分を含むことができる。開口は、開口の外周部の周りに接線方向に配向された強化フィラメントによって形成することができる。開口は、開口の外周部に沿って配置された連続する混繊糸によって形成することができる。一旦複合部品が一体成形されてその後の任意のポスト一体成形プロセスが完了すると、複合部品は開口を含むことができ、強化フィラメントはその開口の外周部に沿って配置されて切断されておらず、かつ熱可塑性材料は強化フィラメントを包囲する連続マトリックスを形成する。
【００５１】
対照的に、開口は、切断し、穴開けし、機械加工し、あるいは類似の方法で加工され、強化フィラメントの一つあるいは複数のシートから製作（例えば、積層）されたプリフォームの織られた強化フィラメントを貫通する。切断作業は、一体成形の前のプリフォームに、あるいは複合部品を一体成形した後（例えば、モールド成形の後）の複合部品に、直接実行することができる。開口をいつ、あるいはどのように切断するかに関わらず、この方法で部品を切断して貫通する開口は、プリフォームの強化フィラメントを切断し得る。このことは、プリフォームの内部の繊維構造の不連続に帰着して、応力あるいは機械的な負荷を部品全体に伝達する能力を低下させ得る。このことは、この方法で構成されて完成した複合部品の強度を低下させる。混繊糸から製造された複合部品の強度は、プリフォームの体積の全体にわたる混繊糸、特に強化フィラメントの連続した配置及び実質的な整列に由来し得る。混繊糸は、あるパターンで形成することができる。そのパターンは、グループ化された複数の強化フィラメントを含むことができ、かつそのグループの強化フィラメントの主要な寸法（例えば、長さ）は共通の経路に沿って配向することができる。共通の経路は、パターンの特徴、例えば端部、開口、リブ、及び類似のものに整列させることができる。共通の経路は、部品を使用する際の力束の方向に整列させることができる。
【００５２】
従って、前述したように開口を作製すべくキャリア材を取り除くときに、混繊糸から製造された複合部品が経験する強度の低下は、最小であり、あるいは全くない。強化フィラメント材料をキャリア材として用いることができるにもかかわらず、その目的は複合部品プリフォームを形成する間に混繊糸を支持することであるので、部品の強度に対するその貢献は、混繊糸の強化フィラメントによりもたらされる強度より小さいものとなり得る。
【００５３】
プリフォームが一旦完成すると、複合部品は、圧縮／圧密プロセス（例えば、モールド成形）を用いて一体成形することができる。例えば、繊維プリフォーム（及び、もし有れば追加の層）は、繊維プリフォームの形状とぴったり合う形状、あるいは完成した複合部品の形状に相当する形状を有するモールドに挿入することができる。次いで、プリフォームは指定された温度まで加熱してプリフォームの内部の樹脂の粘性を低下させることができる。一旦温度が熱可塑性樹脂のガラス転移温度あるいは融解温度に達すると、熱可塑性樹脂は軟化し、溶融し、かつ移動し始める。
【００５４】
軟化したポリマー樹脂はプリフォームの内部の強化フィラメントの間の空隙に移動し、あるいは流れ、従って強化フィラメントの表面を包囲してそれに結合する。このようにして、複合材は、熱可塑性樹脂マトリックスの内部に包囲された強化フィラメントを含む。プリフォームは指定された圧力に圧縮し、例えばプレスして部品に混入し得る空気を絞り出し、このようにして空隙を取り除く。プリフォームの圧力及び温度は、選択された時間の間、少なくとも一部において、維持して、強化フィラメントに対する樹脂の充分な浸漬及び結合並びに部品の一体成形を確実にすることができる。次いで、圧縮圧力を維持しながらプリフォームの温度を低下させて、熱可塑性樹脂が冷却して凝固するときに最終的な部品の形状を保持することができる。プリフォームの温度が熱可塑性樹脂のガラス転移温度あるいは融解温度以下に一旦低下すると、部品を圧縮装置（例えば、モールド）から取り除きあるいは取り出すことができ、かつ部品を室温へと冷却することができる。
【００５５】
複合部品が一旦成形されると、その部品をポスト一体成形処理、あるいは仕上げ処理して、完成した複合部品を成形することができる。ポスト一体成形処理の作業には、部品からの材料の除去、及び／又は化学的に、機械的に、及び／又は熱的に部品を改質することを含めることができる。例えば、ポスト一体成形処理には、研磨ブラスト処理、分断、バフ仕上げ、バニシング、切断、ドリル穿孔、エッチング、腐食、研磨、インデンティング、機械加工、マーキング、磨き、サンディング、スコアリング、シェーピング、ねじ切り、トリミング、タンブリング、加振、及び／又はそれ以外の表面処理を生じさせること、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含めることができる。ポスト一体成形処理の作業には、部品に材料を追加することを含めることができる。例えば、ポスト一体成形処理には、密封剤、上塗り、塗料、機能的な層、マーキング、及び／又は部品に対する他の表面添加剤、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、のような塗装の追加（すなわち、塗布）を含めることができる。コーティングのタイプには、耐摩耗性、接着剤、抗菌物質、触媒、装飾、電気的あるいは熱的伝導性、電気的あるいは熱的非伝導性、感光性、非接着剤、光学的、プライマ、紫外線保護薬、防水、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含めることができる。
【００５６】
ポスト一体成形プロセスが終了した後、複合部品は任意の用途に用いることができ、比強度が高い部品を用いることができる。これらの複合材は、航空宇宙、自動車、船舶、建築、家電、スポーツ及びレクリエーション、医療、補綴及び類似の産業に用いることができる。例えば、これらの複合材は、ノイズシールド、フロントエンドモジュール、座席構造体、計器盤キャリア、ルーフラック、バンパービーム、膝支持材、ホイールウェル、バッテリートレイ、トランク／後部貯蔵容器、及びドアハードウェアモジュールを含む自動車部品、シートバックトレイ及び支持体、シートフレーム、ブラケット及び支持体、機体、負荷壁、隔壁、床、貯蔵箱、天井、及び類似のものを含む飛行機及びヘリコプターの部品、ブラケット、手すり、装飾要素、及び類似のものを含む建築部品、体育館機器、自転車、ゴルフクラブ、ラケット、バット及び類似のものを含むスポーツ及びレクリエーション商品、ノートパソコン、タブレット、携帯電話、個人用データ補助装置（ＰＤＡ）、携帯型ＭＰ３プレーヤ、パーソナルエンターテインメント装置、及び類似のものを含む家電製品、フレーム、マスト、手すり、貯蔵箱、ハッチ及び類似のものを含む船舶部品、骨代替物、骨支持体、診断装置、関節代替物、医療機器、矯正器具、人工装具、及び類似のものを含む医療装置、及び高い比強度を有する部品を用いることができる任意の用途に用いることができる。
【００５７】
図１は、強化フィラメント２０、及び熱可塑性樹脂フィラメント４０を含む混繊糸のトウ１０を図示している。フィラメントは任意の形状とすることができる。フィラメントは全体的に円柱状の形状であるとして図１に図示されている。熱可塑性樹脂フィラメント４０は、様々なサイズ（太さ、あるいはこの場合は直径）を有するものとして図示されている。混繊糸のトウ１０の長さ（Ｌ）は、ｌ−軸方向に沿って測定することができる。混繊糸のトウ１０の太さ及び各フィラメントの個々の太さは、ｔ−ｘ平面内の任意の方向で横断面にわたる最も長い線として、ｔ−ｘ平面において測定することができる。
【００５８】
図２は、図１の混繊糸のトウ１０の、ｔ−ｘ平面におけるＡ−Ａ断面を図示している。熱可塑性樹脂フィラメント４０及び強化フィラメント２０は、任意の断面形状を有することができる。図２において、フィラメントの断面形状は円形である。フィラメントはｔ−ｘ平面で測定するときに、さまざまな太さを有することができる。熱可塑性樹脂フィラメント４０は、混繊糸のトウ１０の強化フィラメントの間で、断面領域の全体にわたって分布させることができる。混繊糸のトウ１０の外周は任意の形状とすることができる。
【００５９】
図３は、混繊糸のトウ１０を用いて製造されたＴＦＰプリフォーム６０の写真である。混繊糸のトウ１０のフィラメントは、混繊糸のトウ１０のフィラメント７０の平行な配向で判るように、ＴＦＰプリフォーム６０の全体にわたって特定の配向に配置することができる。混繊糸のトウ１０は、本体８０を横切るパターンの形状の全体にわたり、実質的に連続させて配置することができる。混繊糸のトウ１０は、部品を使用する際に部品中の一つあるいは複数の方向に作用し得る安定状態の力束（７２、７３）（例えば、力束７２及び７３を表する矢印によって示されている方向）の方向に平行に延びることができる。混繊糸のトウ１０のフィラメントの配向は、ＴＦＰプリフォーム６０の全体にわたって変化することができる。例えば、第１の部分１１０は部品を使用する際の第１の力束７２の方向と平行に配向されるフィラメントを有することができ、第２の部分１２０は部品を使用する際の第２の力束７３と平行に配向されるフィラメントを有することができる。第３の部分１３０は、例えば第１の力束７２あるいは第２の力束７３の方向と交差し得る方向といった、他の方向に配向されるフィラメントを有することができる。混繊糸のトウ１０は、本体８０の端部において向きを変えるときにループ９０に形成することができる。熱可塑性フィラメント７４は、混繊糸のトウ１０をキャリア材７６に付着させることができる。熱可塑性フィラメント７４は、ＴＦＰプリフォーム６０の全体にわたって間隔を開けて配置することができる。混繊糸のトウ１０は、ＴＦＰプリフォーム６０の全体にわたって連続したものとすることができ、かつ始端７８と終端７９を有することができる。
【００６０】
図４は、図３の写真の部分１００をクローズアップしたものである。ループ９０は、ＴＦＰプリフォーム６０の端部に沿っていることが判る。熱可塑性フィラメント７４は、ＴＦＰプリフォーム６０のパターンにおけるキャリア層７６に混繊糸のトウ１０を保持していることが判る。熱可塑性樹脂フィラメント４０及び強化フィラメント２０のグループは、混繊糸のトウ１０の内部で混繊させることができる。
【００６１】
他の方法で製造した部品とは異なり、開口は、一体成形の前にあるいはポスト一体成形の作業において、複合部品から強化フィラメント材料を貫通してカットしあるいは機械加工する必要がない。むしろ、開口は、混繊糸のトウの配置によって形成することができる。混繊糸は、強化フィラメントを切断しあるいは傷付けずに、その後の作業において取り除くことができる裸のキャリア材の円形部分を残しつつ、円形パターンでキャリア材に付着させることができる。
【００６２】
一実施例においては、ステッチングマシンを用いて、混繊糸プリフォームを熱可塑性樹脂のキャリア材に付着させた。プリフォームの厚みは４ミリメートルであった。プリフォームは、プリフォームの周辺端部に沿ってキャリア材を手作業でカットすることにより、周囲のキャリア材から取り除いた。プリフォームを、相補的に形作られた金属モールド内に位置決めした。モールドを１３８０キロパスカル（ｋＰａ）（１平方インチにつき２００ポンド（ＰＳＩ））まで加圧すると共に、摂氏３１６度（華氏６００度）まで加熱し、かつこの状態に保持した。約２０分後、モールド温度の設定値を摂氏１７７度（華氏３５０度）に低下させたが、圧力は１３８０ｋＰａに維持した。モールドの温度が熱可塑性樹脂のガラス転移温度摂氏２１４度（華氏４１７度）より低下すると、モールドを開放して部品を取り除いた。摂氏２２度（華氏７２度）の室温に冷えると、部品の構造的な完全性についてテストした（降伏強さ、極限強さ、硬度、及びモジュラステスト）。構造試験の結果は、織って作った強化フィラメント織物の層と熱可塑性材料の層を摂氏３７１度（華氏７００度）及び１３８０ｋＰａで３０分積層して製造された同一形状の部品についての極限強さ及びモジュラスの結果に部品が一致しあるいは上回ることを示した。
【００６３】
実施形態１：部品を成形する方法であって、混繊糸により一つのパターンを形成することであり、混繊糸が熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメント及び強化材料から形成された強化フィラメントを含んでおり、かつ強化材料が熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度又は分解温度又はそれらの両者を有しており；パターンをキャリア材に付着させてプリフォームを形成すること；及び、プリフォームを用いて部品を成形すること、を含む方法。
【００６４】
実施形態２：混繊糸は、熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメントと強化材料から形成された強化フィラメントとからなり、強化材料は、熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度及び／又は分解温度を有している、実施形態１に記載の方法。
【００６５】
実施形態３：プリフォームをモールド内に配置し、プリフォームを加熱して、熱可塑性樹脂フィラメントを溶融させて強化フィラメントを浸潤させる熱可塑性樹脂マトリックスを形成し、一体成形されたプリフォームを形成することを含む、実施形態１又は２に記載の方法。
【００６６】
実施形態４：熱可塑性樹脂マトリックスが強化フィラメントを湿潤させ、かつ熱可塑性樹脂マトリックスが冷えるときに、大気圧を超える圧力下にプリフォームを保持することを更に含む、実施形態３に記載の方法。
【００６７】
実施形態５：一体成形されたプリフォームをモールド内に挿入すること；及び、一体成形されたプリフォーム上に樹脂を射出成形することを更に含む、実施形態３又は４に記載の方法。
【００６８】
実施形態６：二つあるいはより多くのプリフォームを積層すること、プリフォームを加熱し、熱可塑性樹脂フィラメントを溶融させて強化フィラメントを浸潤させる熱可塑性樹脂マトリックスを形成して、一体成形された積層体を形成すること、を更に含む実施形態１又は２に記載の方法。
【００６９】
実施形態７：一体成形された積層体をモールドに挿入し、かつ一体成形された積層体の上に樹脂を射出成形することを更に含む、実施形態６に記載の方法。
【００７０】
実施形態８：混繊糸は、熱可塑性樹脂フィラメント及び強化フィラメントから、編み組み、撚り、紡績、ラッピング、エア交絡、機織り、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せにより形成される、実施形態１乃至７のいずれか一つに記載の方法。
【００７１】
実施形態９：付着させることは、縫い合わせ、スポット溶着、超音波溶着、熱かしめ、接着剤堆積、あるいは前述したもののうちのなくとも１つを含む組合せ、を含む実施形態１乃至８のいずれか一つに記載の方法。
【００７２】
実施形態１０：付着させることは、キャリア材に縫い合わせられた固定糸によりキャリア材の上の所定の場所に混繊糸を保持することを含む、実施形態１乃至９のいずれか一つに記載の方法。
【００７３】
実施形態１１：混繊糸の内部における熱可塑性フィラメント及び強化フィラメントの分布を調整することを更に含む実施形態１乃至１０のいずれか一つに記載の方法。
【００７４】
実施形態１２：プリフォームからキャリア材を切り取ることを含む、実施形態１乃至１１のいずれか一つに記載の方法。
【００７５】
実施形態１３：強化フィラメントを傷付けずに部品の開口を形成することを更に含む、実施形態１乃至１２のいずれか一つに記載の方法。
【００７６】
実施形態１４：強化フィラメントの一部が、開口の外周に沿って、開口の縁部に対し接線方向に配置される、実施形態１３に記載の方法。
【００７７】
実施形態１５：実施形態１乃至１４のいずれか１項に記載の方法により成形される複合部品。
【００７８】
実施形態１６：複合部品であって、強化フィラメントのパターンであり、使用するときに、部品は力束を有しており、かつ強化フィラメントが力束に沿って整列している、パターンと；熱可塑性樹脂マトリックスとを含み；強化フィラメントは、熱可塑性樹脂マトリックスの熱可塑性材料とは異なる強化材料から形成されており、強化フィラメントは、熱可塑性樹脂マトリックスより固くかつより高い引張強度であり、かつ熱可塑性樹脂マトリックスが強化フィラメントに結合されている、複合部品。
【００７９】
実施形態１７：強化フィラメントが部品の全体にわたって実質的に連続している、実施形態１５又は１６に記載の複合部品。
【００８０】
実施形態１８：複合部品を貫通する開口を含むと共に、強化フィラメントの一部が、開口の外周に沿って、開口の縁部に対し接線方向に配置される、実施形態１５乃至１７のいずれか一つに記載の複合部品。
【００８１】
実施形態１９：強化フィラメントは、炭素、ガラス、アラミド、バサルト繊維、液晶ポリマー、高強度ポリマー、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含む、実施形態１６乃至１８のいずれか１項に記載の複合部品。
【００８２】
実施形態２０：熱可塑性樹脂フィラメントは、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニル、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、アクリル、ナイロン、熱可塑性ポリウレタン類、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、シクロオレフィン共重合体、サーモトロピックポリエステル、又は前述したもののうち少なくとも１つを含む組合せ、を含む実施形態１５乃至１９のいずれか１項に記載の複合部品。
【００８３】
実施形態２１：複合プリフォームであって、キャリア材；及び混繊糸；を含み、混繊糸は、熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメント及び強化材料から形成された強化フィラメントを含んでおり；強化フィラメントは、熱可塑性樹脂フィラメントより固くかつ高い引張強度を有しており；かつ混繊糸は、あるパターンでキャリア材に付着されている、複合プリフォーム。
【００８４】
実施形態２２：パターン状の混繊糸が実質的に連続している、実施形態２１に記載の複合プリフォーム。
【００８５】
実施形態２３：強化材料が、炭素、ガラス、アラミド、バサルト繊維、石英、ホウ素、セルロース、天然繊維、液晶ポリマー、高強度ポリマー、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組み合わせ、を含む実施形態２１又は２２に記載の複合プリフォーム。
【００８６】
実施形態２４：熱可塑性材料は、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリオキシメチレン、ポリ（ｐ−フェニレンエーテル）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニル、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、アクリル、ナイロン、熱可塑性ポリウレタン類、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、シクロオレフィンコポリマー、サーモトロピックポリエステル、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含む実施形態２１乃至２３のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００８７】
実施形態２５：キャリア材は、熱可塑性樹脂、強化フィラメント、あるいは前述したもののうちの少なくとも一つを含む組み合わせ、を含んでいる、実施形態２１乃至２４のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００８８】
実施形態２６：キャリア材が熱可塑性樹脂を含んでいる、実施形態２１乃至２５のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００８９】
実施形態２７：キャリア材が強化フィラメントを含んでいる、実施形態２１乃至２６のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９０】
実施形態２８：固定糸を更に含み、固定糸は、熱可塑性樹脂フィラメント、強化フィラメントあるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含む実施形態２１乃至２７のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９１】
実施形態２９：固定糸が熱可塑性樹脂フィラメントを含んでいる、実施形態２８に記載の複合プリフォーム。
【００９２】
実施形態３０：混繊糸の太さは０．１ミリメートルから５ミリメートルであり、太さは、糸のｔ−ｘ平面における横断面にわたり最も長い直線寸法に沿って測定される、実施形態２１乃至２９のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９３】
実施形態３１：混繊糸はプリフォームの全体にわたって連続している、実施形態２１乃至３０のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９４】
全般的に、本発明は、本明細書に開示されているあらゆる適切な要素を代わりに含み、構成され、あるいは本質的に構成することができる。本発明は、加えてあるいは代わりに、従来技術の組成に用いられている、あるいは本発明の機能及び／又は目的の達成にとってさもなければ必ずしも必要でない、任意の成分、材料、原料、補助剤あるいは化学種を、欠いているあるいは実質的に含まないように調製することができる。
【００９５】
本明細書に開示されている全ての範囲は端点を含んでおり、かつそれらの端点は互いに独立して組み合わせることができる（例えば「最高で２５重量％、あるいは、より具体的には５重量％から２０重量％」の範囲は、端点を含むと共に「５重量％〜２５重量％」の範囲の全ての中間値を含む）。「組合せ」は、配合物、混合物、合金、反応生成物、及び類似のものを含む。更にまた「第１に」「第２に」及び類似のものといった用語は、本明細書においては如何なる順序、量あるいは重要性を意味せず、一方の要素を他方から示すために用いられる。本明細書における用語「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は量の限定を意味しておらず、かつ本明細書に示されないあるいは明らかに文脈により否定されない限り単数及び複数の両方をカバーするものと解釈される。本明細書で用いられる接尾辞「（ｓ）」は、それが修飾する用語の単数及び複数の両方を含むことが意図されており、それによってその用語の一つあるいは複数を含む（例えば、フィルム（ｆｉｌｍ（ｓ））は一つあるいは複数のフィルムを含む）。明細書の全体にわたる「一実施形態」、「他の実施形態」、「実施形態」及びその他への参照は、実施形態との関係において記載されている特定の要素（例えば、特徴、構造及び／又は特性）が本明細書に記載されている少なくとも一つの実施形態に含まれると共に、他の実施形態に存在することができるあるいは存在することができないことを意味する。加えて、ここで理解されるべきことは、記載されている要素が様々な実施形態において任意の好適な方法で組み合わせ得ることである。
【００９６】
特定の実施形態を記載してきたが、現在は予測されない代替物、修正、変形、改良、及び実質的な等価物は、出願人あるいは他の当業者に生じ得るところである。従って、出願時の及び補正され得る添付の請求の範囲は、全てのそのような代替物、修正、変形、改良、及び実質的な等価物を包含することが意図されている。
【図１】
2017513733.tif 000003
【図２】
2017513733.tif 000004
【図３】
2017513733.tif 000005
【図４】
2017513733.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月14日(2016.7.14)
【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】
【背景技術】
【０００１】
繊維強化プラスチック複合材は、従来材料より小さな重量で等価なあるいは改善された構造特性をもたらすことができる。高い比強度（strength to weight ratio）を必要とする用途（例えば、航空宇宙、自動車、建設、船舶、医療及び補綴の用途）において、これらの材料はますます用いられている。繊維強化樹脂材料は、可塑性樹脂マトリックスの内部に埋め込まれた強化フィラメントを含むことができる。熱可塑性複合部品は、他の方法のなかでも、強化フィラメントのプリフォームを保持している金型の内部に、熱可塑性樹脂をモールド成形することによって製造することができる。これらのプリフォームは、強化フィラメントのシートあるいはマットから構成することができる。
【０００２】
繊維シート内において、強化フィラメントは、互いに固定された配向を有することができる。強化フィラメントのマットは、ランダムな繊維配向を有することができる。
【０００３】
強化フィラメントのシート及びマットは、様々な形状及びサイズの部品の製造に用いることができる。しかしながら、これらのシート及びマットを用いる部品の製造は、時間が掛かる手作業によるシートの積層（レイアップ）を含み得る。労働集約的な手作業によるレイアッププロセスは自動化できるが、自動化はかなりの投資を必要とし得る。シート及びマットは、部品内部の強化フィラメントを配向し及び／又は位置決めする製造業者の能力を制限し得る。加えて、例えば開口や類似のものといった特徴部分の形成は、強化フィラメントの切断を必要とし得る。
【０００４】
これらの複合部品の比強度を高めるためには、完成部品に作用する力束（force flux）の方向に実質的に整列する強化フィラメントの数を改善しあるいは最大化することが望ましい。強化フィラメントは、高い引張強度をもたらすことができる。このように、負荷される引張応力に対し繊維方向を実質的に平行に整列させることは、そのように整列されていない繊維を含む部品に比較して、複合部品の引張強度を高めることができる。また、部品強度を低下させると共に部品の破損につながり得る部品内部の局所欠陥を生じさせる、複合部品の内部の強化フィラメントの不連続性（すなわち、繊維の破損、切断、及び類似のものによる端部）を減少させあるいは最小化することは有益であり得る。
【０００５】
独国特許出願公開第１０２０１００２２１６８号は、繊維プリフォームを作製するための製造装置に関し、この装置は、コンベヤベルトを有するコンベヤと、繊維アセンブリをスクリムとしてコンベヤベルト上に保持することを可能にする設置装置と、繊維配置を互いに固定するための締め装置と、を有する。この装置においては、上流のコンベヤがコンベヤベルトを供給するための供給ロールを含む。固定装置の下流には、コンベヤベルト又はコンベヤベルトの一部が巻き上げられる巻きリールが設けられ、この巻きリールは繊維アレイに結合されていない。
【０００６】
独国特許出願公開第１０２０１００５２０７８号は、繊維プリフォーム、好適には、連続した繊維強化複合繊維部品、特に、複数の強化繊維及び複数の熱可塑性繊維を有する高機能複合部品、の熱固定に適したハイブリッド糸に関する。熱可塑性繊維の少なくともいくつかが、ナノメートル範囲での部分的に強磁性及び／又は強磁性の粒子を含む。
【０００７】
独国特許出願公開第１０２０１００３３２８７号は、半完成状態の繊維質材料、例えば、短い、長い、又は連続した繊維から、織った又は編んだ繊維を、繊維複合部品の形状に配置し形成することにより繊維プリフォームを作製する方法に関する。繊維プリフォームには、モールド成形可能及び架橋可能マトリックス材料が塗布される。マトリックス材料が供給されたプリフォームは、樹脂転送モールド成形ツール内に配置される。マトリックス材料が硬化可能にされ、これにより、マトリックス材料がツール内の温度及び圧力に晒され、モールド成形された繊維複合部品がツールから取り除かれる。
【０００８】
欧州特許出願公開第０５６７８４５号は、耐荷力を高めるための、強化材を含む複合材料から作られるモールドに関する。強化構造は、その支持層を領域にあわせて適切に切断することができ、使用される強化フィラメントをその寸法及び配置に関して自由に選択可能であるため、柔軟な適応性を有する。コードを強化フィラメントとして使用することで、配置を相当に簡略化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００２２１６８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１００５２０７８号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１００３３２８７号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第０５６７８４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の発明者らが認識してきた、なかでも、解決されるべき問題に含まれ得ることは、複合部品を製造するための時間及び／又はコストを減らすこと、複合部品の内部の強化フィラメントを配向する能力を高めること、複合部品の内部に例えば開口や類似のものといった特徴部分を形成しながらも連続した強化フィラメントを保持する方法をもたらすこと、である。本発明の主題事項は、例えば、適合繊維配置プロセスにおいて熱可塑性材料及び強化フィラメント材料のフィラメントを有する糸を用いて複合部品を成形する方法をもたらすことにより、この問題の解決策をもたらすことを助け得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書において開示されるものは、熱可塑性複合プリフォーム、熱可塑性複合部品、及びその製造方法である。
【００１２】
一実施形態において、部品を成形する方法は、混繊糸によりパターンを形成することであり、混繊糸が熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメントと強化材料から形成された強化フィラメントを含んでおり、強化材料が熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度及び／又は分解温度を有しており、パターンをキャリア材に付着させてプリフォームを形成すること；及び、プリフォームを用いて部品を成形すること、を含んでいる。
【００１３】
一実施形態において、複合部品は、強化フィラメントのパターンであり、使用するときに、部品は力束を有しており、かつ強化フィラメントが力束に沿って整列されている、パターンと；熱可塑性樹脂マトリックスとを含み；強化フィラメントは熱可塑性樹脂マトリックスの熱可塑性材料とは異なる強化材料から形成されており、強化フィラメントは熱可塑性樹脂マトリックスより固くかつより高い引張強度であり、かつ熱可塑性樹脂マトリックスは強化フィラメントに結合されている。
【００１４】
一実施形態において、複合プリフォームは、キャリア材と混繊糸を含むことができ、混繊糸は、熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメントと強化材料から形成された強化フィラメントを含んでおり、強化フィラメントは熱可塑性樹脂フィラメントより固くかつより高い引張強度を有しており、混繊糸はあるパターンでキャリア材に付着される。
【００１５】
この概要は、本特許出願の主題の概要をもたらすことを意図したものである。本発明の排他的なあるいは網羅的な説明をもたらすことは意図されていない。詳細な説明は、本特許出願に関する更なる情報をもたらすことに含まれる。
【００１６】
ここで図面を参照するが、図面は例示的な実施形態であり、かつ類似の要素には類似の番号が付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】混繊糸の図である。
【図２】図１の混繊糸のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図３】適合繊維配置（ＴＦＰ）プロセスを用いて製作された混繊糸プリフォームの写真である。
【図４】図４は、混繊糸プリフォームの端部を示す、図３の写真の断面１００の分解説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
これらの図は、単に例示的なものであり、特定のスケールで描画されていない。
【００１９】
強化繊維（以下、強化フィラメントと記載する）の織物は、織って、編んで、編組し、あるいは縫い付けた構造とすることができる。これらの織物の強化フィラメントは、織物の平面内において固定された配向で（例えば、垂直に）互いに交差することができる。そのような構造は、他の布地と類似することができる。これらのシートからカットされた型材は、樹脂シートあるいはフィルムと積層して、一体成形することができる、例えば積層することができる複合部品プリフォームを製作することができる。部品をこのようにして製造するときに、個々のフィラメントの長さは、部品の形状に関連した配向とすることができる。その結果、強化フィラメントは、完成した部品に作用する力束に対して最適でない状態で整列されることになり得る。例えば、部品の長さあるいは最も長い寸法に対して平行に延びる強化フィラメントは、部品の幅に対して平行に延びる繊維より長いものとなり得る。この方法で構築されるときには、所定の用途の構造要求を満たすために、より厚く、より重いものとなり得る部品が必要となる。強化フィラメントが、所望の強度をもたらす方法で部品の内部に配置されないからである。
【００２０】
複合材を製造する方法は、強化フィラメントを縫い合わせて（stitch）、強化フィラメントのプリフォームを製作するものとすることができる。そのように製造されたプリフォームは、縫い合わせて、プリフォームの形状（及び、結果として生じる部品の網の形状）を保持すると共に、完成した部品における樹脂の強化フィラメント材料に対する比率を所望の比率に制御することができる。これらのプリフォームは、他の方法に対し、強化フィラメントの配置を改善することができるが、このように構成されてぴったりと縫い合わせられた強化フィラメントプリフォームに樹脂マトリックスを分散させることは困難なものになり得る。例えば、そのようにぴったりと縫い合わせられたプリフォームにおける強化フィラメントは、互いに当接し得るし、熱可塑性樹脂がプリフォームに浸透すること及び一体成形の間に強化フィラメントを内側に閉じ込めることを妨げ得る。縫い合わせを緩めることは、強化フィラメントが互いに離間しすぎることになるので、プリフォームを使用不能とし得る。
【００２１】
混繊糸を用いる適合繊維配置（Tailored Fiber Placement）（ＴＦＰ）プロセスは、これらの欠陥を解決するために用いることができる。ＴＦＰプロセスは、混繊糸を用いてパターンを形成すること、及びそのパターンをキャリア材に付着させてプリフォームを形成することを含むことができる。選択的に、一つあるいは複数のプリフォームを更に加工し、例えばインジェクションモールド、コンプレッションモールド、オーバーモールド、及び類似のものといったモールド成形により製品を成形することができる。混繊糸は、例えばプリフォームといった熱可塑性複合部品の内部における個々の強化フィラメントを、より特定な配向のものとすることができる。混繊糸は、熱可塑性樹脂のフィラメント及び強化フィラメントを含むことができる。混繊糸は、熱可塑性樹脂のフィラメント及び強化フィラメントから構成することができる。混繊糸から構成される部品は、樹脂マトリックスを分散させることの難しさを高めることなく、ぴったりと縫い合わせることができる。熱可塑性樹脂材料がその部品の内部に予め分散されているからである。ＴＦＰにおいて、強化フィラメントパターンはベースにあるいはキャリア材に、一つあるいは複数の固定／取付用の糸を用いて付着させることができる。固定糸は、例えば熱硬化あるいは熱成形などの部品の製造の間に、強化フィラメントを所定の場所に保持することができる。
【００２２】
複合部品の強度に影響を及ぼし得る一つの要因は、ポリマー樹脂マトリックスを部品の全体にわたってどれだけ広範囲に強化フィラメントに結合させることができるか、とすることができる。樹脂マトリックスが強化フィラメントに浸し、包囲し、結合し得る範囲（extent）は、強化フィラメントの「浸潤（wet out）」と呼ばれる。一体成形の間に強化フィラメントが浸潤しない場合、繊維と樹脂マトリックスの固着は不十分なものとなり、部品はより破損し易いものとなり得る。
【００２３】
ＴＦＰを用いて製造される混繊糸部品は、他の方法で製造される部品に比較すると、低い一体成形温度及び／又は圧力において、強化フィラメントを充分に浸潤することができる（すなわち、完成した部品が許容できる構造特性となる）。このことは、製造の間のエネルギー消費を低減し得る。ＴＦＰを用いて製造される混繊糸部品は、他の方法で製造される部品に比較すると、より少ない時間で充分に強化フィラメントを浸潤することができる。このことは、製造サイクル時間を短縮し得る。
【００２４】
熱可塑性混繊糸は、熱可塑性樹脂フィラメント及び強化フィラメントを含むことができる。そのようなフィラメントは互いに隣接し、時には互いに当接し得る。フィラメントは、糸の全体にわたって個々に分散させることができる。フィラメントは、混繊糸の全体にわたって束となって分散させることができる。束は、熱可塑性材料のフィラメント、強化材料のフィラメント、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含むことができる。本明細書において用いる束とは、同一材料の複数のフィラメントをグループ化したもの、あるいは異なる材料の複数のフィラメントをグループ化したものを指す。
【００２５】
混繊糸は、適合繊維配置（ＴＦＰ）プロセスにおいてキャリア材に付着させ、強化フィラメントを実質的に整列させた網状に近い形状の強化フィラメントプリフォームを製造することができる。ＴＦＰプロセスを用いることにより、混繊糸は、あるパターンでキャリア材に付着させることができると共に、複合部品の内部における強化フィラメントの配向を実質的に整列することができる。ここで「実質的に整列させる」における「実質的に」は、糸を縫い付けるときの起伏する性質による変動を含めることができ、パターンの全体にわたって多数のパスを作るための方向の転換を可能とし、部品の幅あるいは厚みを構築するための糸の方向の転換を可能とし、及び／又は強化フィラメントの自然な広がりを許容することができる。実質的な整列には、パターンのフィラメントの６０％あるいはそれ以上（特に、８０％あるいはそれ以上）が、部品の内部で一つあるいは複数の方向に作用し得る安定状態の力束に沿って（例えば、平行に）配向されるパターンを含めることができる。強化フィラメントは、整列させ、特に、完成した複合部品を使用する際に遭遇する応力に関連して配向させることができる。加えて、ＴＦＰプロセスの使用は、複合部品の特徴部分（例えば、開口、薄い横断面、及び類似のもの）の形成を可能にすることができる。これらの特徴部分は、ＴＦＰプロセスの間に混繊フィラメントの実質的に連続した糸を用いて部品の内部に形成することができる。ここで「実質的に連続し」における「実質的に」は、縫い合わせ作業の間の糸スプールの交換による糸の端部、及び糸を構成する前に糸のフィラメントが特定の長さに破断されている引張破断フィラメントを説明することができる。一方、これらの特徴部分が積層部品内に形成されるときに、強化フィラメントは、切り離され（例えば、切断され、穴あけされ、ドリル加工され、機械加工され、及び類似のもの）て、完成した複合部品の強度を低下させ得る強化フィラメントの不連続を生じさせる。これらの特徴部分を作製する追加の処理は、より高い製造費用に帰着し得る。これらの特徴部分を作製する追加の処理は、より長い製造サイクル時間に帰着し得る。
【００２６】
混繊糸は、多様な方法で生産することができる。強化フィラメント及び熱可塑性樹脂フィラメントのトウ（tow）（例えば、フィラメントの撚りがけしていない束）は、フィラメントの束を交絡させるエア交絡により混繊糸に形成することができる。強化フィラメント及び熱可塑性樹脂フィラメントのトウは、撚り、紡ぎ、ラッピング、機械的な撚り合せ、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せにより、例えばロープの製造においてなされるようにして混繊糸に形成される。混繊糸は、個々のフィラメントが糸の長さより短い特定の長さを有している引張破断フィラメントを含むことができる。混繊糸は、他のフィラメントの周りに巻き付くラッピングフィラメントを含むことができる。混繊糸は、他の複数のフィラメントの周りに巻きつく複数のラッピングフィラメントを含むことができる。ラッピングフィラメントは、強化フィラメント、熱可塑性樹脂フィラメント、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含むことができる。
【００２７】
混繊糸において、熱可塑性樹脂フィラメント及び強化フィラメントは、ランダムに分布させることができ、例えば糸の断面領域（添付の図面におけるｔ−ｘ平面に沿った糸の断面の領域）の全体にわたるフィラメントの位置は、予め定められずあるいは特別に選択されず、フィラメントの位置は糸の製造プロセスによる結果と成り得る。熱可塑性樹脂フィラメントは糸の断面領域の全体にわたって一様に分布させることができ、例えば、熱可塑性樹脂フィラメントは糸の断面領域の全体にわたって互いに均一に間隔を開けて配置することができ、ここで任意の２つの熱可塑性樹脂フィラメントの間の距離は糸の断面領域の全体にわたって一定である。熱可塑性樹脂フィラメントは、糸の断面領域の全体にわたって特別に、例えばランダムにではなく、分布させることができ、糸を製造する間に熱可塑性樹脂フィラメントの位置を選択しあるいは予め定めることができる。特別な糸の分布は、一体成形の間における、複合部品の全体にわたる熱可塑性物質の流れを微調整するために用いることができる。強化フィラメントは、糸の全体にわたって、熱可塑性樹脂フィラメントと当接させることができる。樹脂フィラメント及び強化フィラメントの断面における分布（ｔ−ｘ平面における、糸の断面領域の全体にわたる分布）は、ｌ−軸方向において測定するときの混繊糸の長さにわたって変化させることができる。
【００２８】
強化フィラメントは、熱可塑性樹脂フィラメントより固いものとすることができる。強化フィラメントは、熱可塑性樹脂フィラメントよりも高い引張強度（例えば、引張り強さ（tenacity））を有することができる。混繊糸の中の強化フィラメントには、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、バサルト繊維、石英繊維、ホウ素繊維、セルロース繊維、天然繊維、液晶ポリマー繊維、高引張り強さポリマー繊維（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（ヘキサン−６−ラクタム）、ポリ［イミノ（１，６−ジオキシヘキサメチレン）イミノヘキサメチレン］）、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含めることができる。
【００２９】
熱可塑性樹脂繊維フィラメントには、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含むポリビニル、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（ＰＢＴ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリ（ｐ−フェニレンエーテル）（ＰＰＥ）、アセタール、アクリル、ナイロン、熱可塑性ポリウレタン類、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、シクロオレフィン、サーモトロピックポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、それらのアイオノマ、それらのコポリマ、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含めることができる。
【００３０】
混繊糸は、熱可塑性樹脂フィラメントと強化フィラメントの混合物を含むことができる。混繊糸は、合計で２〜１００，０００のフィラメント、例えば１，０００〜５０，０００のフィラメント、あるいは３，０００〜５０，０００のフィラメントを含むことができる。
【００３１】
強化フィラメントは、（添付の図面におけるｔ−ｘ平面においてフィラメントの横断面にわたる最も長い直線寸法に沿って測定したときに）１マイクロメートル〜５０マイクロメートル、例えば２マイクロメートル〜１０マイクロメートル、あるいは５マイクロメートル〜１０マイクロメートルの太さを有することができる。
【００３２】
熱可塑性樹脂フィラメントは、（添付の図面におけるｔ−ｘ平面においてフィラメントの横断面にわたる最も長い直線寸法に沿って測定したときに）１マイクロメートル〜５０マイクロメートル、例えば２マイクロメートル〜２５マイクロメートル、あるいは５マイクロメートル〜２５マイクロメートルの太さを有することができる。
【００３３】
混繊糸は、（添付の図面におけるｔ−ｘ平面において系の横断面にわたる最も長い直線寸法に沿って測定したときに）０．１ミリメートル〜２０ミリメートル、例えば０．１ミリメートル〜２ミリメートル、あるいは０．１ミリメートル〜１ミリメートルの太さを有することができる。
【００３４】
熱可塑性樹脂フィラメント及び強化フィラメントは、（添付の図面においてｌ−軸方向に沿って測定したときに）それらの長さに沿って任意の断面形状を有することができる。本明細書において用いるように、断面形状は、添付の図面のｔ−ｘ平面における外周形状を指すことができる。フィラメントの断面形状は、フィラメントの長さに沿って変化させることができる。例えば、熱可塑性樹脂及び／又は強化フィラメントの断面形状は、円形、楕円形、あるいは真っ直ぐなあるいは湾曲する縁部を有する任意の単純な閉じた多角形の形状（例えば、環状多角形、等角多角形、等辺多角形、外接多角形及び直角多角形、更には三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形、星の形、及び類似のもの）とすることができる。
【００３５】
同様に、フィラメントの束は、任意の断面形状を有することができる。空隙部は、少なくとも部分的に、組み合わされて束を形成する個々のフィラメントの断面形状により、束の内部のフィラメントの間に形成することができる。例えば、熱可塑性樹脂あるいは強化フィラメント束の断面形状は、円形、楕円形、あるいは真っ直ぐなあるいは湾曲する縁部を有する任意の単純な閉じた多角形の形状（例えば、環状多角形、等角多角形、等辺多角形、外接多角形及び直角多角形、更には三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形、星の形、及び類似のもの）とすることができる。
【００３６】
混繊糸は、任意の断面形状を有することができる。空隙部は、少なくとも部分的に、組み合わされて混繊糸を形成する個々のフィラメントの断面形状により、混繊糸の内部のフィラメントの間に形成することができる。例えば、混繊糸の断面形状は、円形、楕円形、あるいは真っ直ぐなあるいは湾曲する縁部を有する任意の単純な閉じた多角形の形状（例えば、環状、等角、等辺、接線、及び直線多角形、更には三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形、星の形、及び類似のもの）とすることができる。
【００３７】
混繊糸は、５重量％（重量パーセント）〜９５重量％の強化フィラメント材料、例えば４０重量％〜６０重量％、あるいは５０重量％の強化フィラメント材料を有することができ、糸の残部は熱可塑性樹脂材とすることができる。例えば、糸は、５０重量％の強化フィラメントと、５０重量％の熱可塑性樹脂フィラメントとから製作することができる。強化フィラメント材料は、熱可塑性樹脂より低い特定の密度（単位体積当たりの重量）を有することにより、容積画分を混繊糸の強化材料より高くすることができる。そのとき、強化材料及び熱可塑性材料の重量割合は等しい。
【００３８】
ＴＦＰプロセスにおいては、混繊糸のロービング（roving）をキャリア材に付着させ、その部品が成形されるときに、その糸を所定の場所に保持することができる。キャリア材は、熱可塑性樹脂、強化フィラメント、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含むことができる。キャリア材は、フィルム、織ったあるいは織っていないシート、マトリックス適合性のフォイル、及び類似のものとすることができる。キャリア材として用いる熱可塑性樹脂は、混繊糸の熱可塑性樹脂と同じ物にすることができる。キャリア材として用いる熱可塑性樹脂は、混繊糸の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂とすることができる。混繊糸と同じ熱可塑性樹脂を有するキャリア材は、異なる樹脂に関連する適合性の問題を排除することができる。複合部品の樹脂マトリックスと同じ熱可塑性樹脂を有するキャリア材は、例えば処理温度、化学的な適合性、分解温度、他の物性、及び類似のものといった、異なる樹脂に関連する適合性の問題を排除することができる。
【００３９】
ＴＦＰプロセスは、縫い合わせるあるいは刺繍のようにその糸をキャリア材に縫い付けること（sewing）によって、混繊糸をキャリア材（すなわち、ベース材あるいはバッキング材）にあるパターンで付着させてプリフォームを形成するために、用いることができる。プリフォームを形成する際には、別々の固定、あるいは保持、糸により、混繊糸をキャリア材に付着させることができる。プリフォームを形成する際には、別々の固定、あるいは保持、糸を用いずに、混繊糸をキャリア材に付着させることができる。混繊糸をキャリア層に直接縫い合わせるための縫い合わせ作業は、刺繍マシンにより実行することができる。混繊糸をキャリア層に直接縫い合わせるための縫い合わせ作業は、ミシンにより実行することができる。混繊糸は、単一のステッチングヘッドにより、キャリア材に直接縫い合わせることができる。
【００４０】
混繊糸は、プリフォームの少なくとも複数の部分において、別々の固定糸を用いることにより、キャリア材に付着させることができる。別々の糸は、熱可塑性樹脂あるいは強化フィラメントから製作することができる。別々の熱可塑性物質の糸は、その部品の特定の領域におけるプラスチックの量を増やすために用いることができる。別々の固定糸は、その部品を一体成形するときに、所望のプラスチックの流れの達成を助けることができる。別々の固定糸は、部品の選択された場所における、強化フィラメントに対する熱可塑性物質の特定の比率の達成を助けることができる。別々の固定糸は、強化フィラメントを充分に浸潤させて複合部品の所望の特性を達成すべく、一体成形の間の樹脂の流れを調整するために用いることができる。
【００４１】
混繊糸は、例えばレーザーや超音波溶接機で糸をスポット溶着させることによって糸を所定の場所に一定の間隔で保持することにより、あるいは熱かしめを用いることにより、キャリア材に付着させることができる。混繊糸は、同様の方法、例えば、縫い付け、スポット溶着、超音波溶着、接着剤堆積、熱かしめ、あるいは組合せによりで既にキャリア材に付着している他の混繊糸に付着させることもできる。このようにして、プリフォームを積層し、キャリア材の表面に対して垂直な方向における厚みを増加させることができる。混繊糸の複数の層によりプリフォームを積層する際に、プリフォームの（キャリア材の表面に対して垂直な）厚みは、混繊させた繊維の完全性を損なわずに（例えば、混繊糸中のフィラメントを破断せずに）５０ミリメートル以下、例えば１ミリメートル〜１５ミリメートル、あるいは１ミリメートル〜８ミリメートルとすることができる。
【００４２】
プリフォームのパターンは、強化フィラメントの方向が実質的に互いに整列するように選択することができる。プリフォームパターンは、強化フィラメントが選択された力束、例えばその部品を使用する際に完成した部品に負荷がかかると予想される安定した状態の力束、に対して実質的に平行に整列させることができるように選択できる。混繊糸のパターンをキャリア材に一旦付着させれば、過剰なキャリア材の任意の量を切削作業によって取り除くことができる。この場合、その切削作業は、実質的に連続した糸としてキャリア材に付着されている強化フィラメントの切断を必要としない。この方法で形成されるプリフォームは、単一の縫い合わせ作業で製造することができる。混繊糸の層の上方、下方、あるいはそれらの間に、樹脂フィルムを敷設することができる。部品の厚みは、（例えば、混繊糸、樹脂のシートあるいはフィルム、強化フィラメントのシート、及び類似のものを）積層し、あるいはプリフォームを折り畳むことにより、更に増加させ、所望の厚みを達成することができる。積層しあるいは折り畳んだプリフォームは、縫い付け、スポット溶着、超音波溶着、あるいは熱かしめにより、一定の間隔で固定して所望の形状を保つことができる。混繊糸プリフォームは、他の同様に形成されたプリフォームによって積層されることができる。混繊糸プリフォームは、樹脂シートあるいはフィルムによって積層されることができる。混繊糸プリフォームは、樹脂シートあるいはフィルムによりはさまれることができる。これらの追加の層は、混繊糸プリフォームの形状に対応している形状を有することができる。追加の層を部品に積層して所望の厚みとすることができる。追加の層は、余分の熱可塑性樹脂を供給し、一体成形の間の部品の浸潤向上を助けることができる。
【００４３】
複合部品は、樹脂が軟化し及び／又は溶融し強化フィラメントを包んで結合する樹脂マトリックスを形成する、従来の加熱を伴う圧密／圧縮法により、一体成形することができる。
【００４４】
ＴＦＰプロセスを用いて製造した混繊糸プリフォームは、処理コスト、処理サイクル時間を低減し、かつ複合部品の強度を高めることができるが、これらの利益を実現する際にはいくつかの注目すべきチャレンジがある。ＴＦＰプロセスにおいては、熱可塑性固定糸を用いて純粋な強化フィラメントロービングをキャリア材に付着させることができる。このことは、熱可塑性の糸の寸法、形状及び配置の選択により、プリフォームの内部における熱可塑性材料の量と位置の選択を柔軟なものにする。ところが、混繊糸の内部の熱可塑性樹脂フィラメントの寸法及び形状は予め定められている。
【００４５】
固定糸は熱可塑性樹脂フィラメント、強化フィラメント、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含むことができる。固定糸は、選択された領域における熱可塑性材料の量に影響を与えるために用いることができる。ロービングの長さに沿った固定糸のステッチの数は、増加させあるいは減少させることにより調整し、プリフォームの複数の領域における熱可塑性物質の強化フィラメントに対する所望の比率を達成することができる。プリフォームには、一体成形の間に熱可塑性樹脂の大きな流れが望まれるプリフォームの複数の領域に熱可塑性樹脂の追加の固定糸を設けることができ、あるいは樹脂の小さな流れが望まれる領域においては熱可塑性固定糸の数を減少させる。強化フィラメントの固定糸は、層間剪断応力に対する抵抗力にもたらすために用いることができる。
【００４６】
しかしながら、混繊糸ロービングをキャリア材に直接付着させる、すなわち追加の固定糸が無い場合、熱可塑性樹脂の位置及び量、及び熱可塑性物質の強化フィラメントに対する比率は、混繊糸の内部の熱可塑性樹脂フィラメントの形状、太さ及び分布により予め定まる。この欠点を解決するために、混繊糸の内部における熱可塑性樹脂フィラメントあるいは強化フィラメントの量及び／又は分布を変えることにより、追加の熱可塑性樹脂をプリフォームに組み込むことができる。
【００４７】
混繊糸における熱可塑性樹脂あるいは強化フィラメントの量及び／又は分布は、個々のフィラメントの形状あるいは太さを変えることにより、混繊糸の断面領域当たりの個々のフィラメントの数を変えることにより、及び／又は糸の断面領域におけるフィラメントの位置を変えることにより、調整することができる。混繊糸における材料の分布を調整することは、部品の全体にわたって全般的に発生する問題を解決することができる。
【００４８】
樹脂が不十分な別個の、局所的な領域を対象にするためには、混繊糸を追加し（例えば、より多くの熱可塑性樹脂が望まれる領域に混繊糸を集め）、及び／又はプリフォームに熱可塑性材料を追加する。これらの手段は、部品の特定領域に追加の樹脂を供給することができ、かつ一体成形の間の熱可塑性樹脂の流れを局所的に増加させる。混繊糸は、キャリア材に対するステッチの数を増加させることにより、及び／又は熱可塑性の糸あるいは強化フィラメントの糸を用いて所望の領域に追加の混繊糸を付着させることにより、追加する、例えば集めることができる。追加の熱可塑性材料は、混繊糸を付着させるのと同じ方法、例えば直接的な縫い合わせや、レーザー、超音波溶着及び／又は熱かしめによるスポット溶着によりプリフォームに付着させることができる。追加の熱可塑性材料には、例えば、熱可塑性樹脂のフィラメント、縫い糸、編み糸、フィルム、織ったあるいは織っていないシート、及び類似のものを含めることができる。
【００４９】
固定糸は、熱可塑性樹脂材あるいは強化フィラメント材料を含むことができ、かつ混繊糸をあるパターンでキャリア材に付着させるために用いることができる。このようにして、混繊糸は、固定糸によりキャリア材に保持することができる。このことは、プリフォームの全体にわたってなし、あるいはプリフォームの別個の領域の内部で局所的になすことで、樹脂材料に対する強化材料の比率を調整して一体成形の間に所望の樹脂流れを達成することができる。
【００５０】
熱可塑性樹脂材の固定糸は、一体成形の間に複合部品の熱可塑性樹脂マトリックスと最終的に結合する熱可塑性樹脂材と同じもので製造することができる。固定糸は、その後に続く一体成形及び／又は圧密化のプロセスの前にあるいはその間に物理的に、機械的に、熱的に、あるいは化学的に取り除くことができる材料で製造することができる。
【００５１】
混繊糸の予め分配された熱可塑性樹脂は、（複合部品の機能的な要求、例えば構造的な要求を満たすべく）強化フィラメントを充分に浸潤させ得ることが見いだされた。従って、一体成形の間における部品内部の樹脂流れの特定の設計的な考慮なく、浸潤を達成することができる。混繊糸を用いることにより部品の全体にわたって熱可塑性樹脂を適切に供給することができ、混繊糸プリフォームに熱可塑性材料を追加する必要は無かった。混繊糸を用いることにより、他の方法で製造された部品に比較して、一体成形の間の浸潤を改善することができる。
【００５２】
予想されたチャレンジ及び潜在的な欠点にもかかわらず、複合プリフォームにおける混繊糸の使用により、設計の自由度が改善され得ることが判明した。これらの改善は、混繊糸ロービングの内部の強化フィラメントの間に、樹脂フィラメントが接近して予め分布していることによるものと考えられる。
【００５３】
一体成形の間、溶融樹脂は、ぴったりと織られた強化フィラメントプリフォームあるいは強化フィラメントの束に浸透する必要はない。樹脂フィラメントがプリフォームの全体にわたって強化フィラメントの内側に既に分布しているからである。その結果、一体成形の間、溶融樹脂の粘性が小さい必要はなく、及び樹脂材料の平均移動距離（強化フィラメントを浸潤させるために樹脂が移動しなければならない平均的な距離）は、混繊糸無しで造られるプリフォームに比較して短くなる。従って、混繊糸で部品を成形するための一体成形の段階は、他の方法（例えば、積層、樹脂の固定糸及び強化フィラメントのロービングを用いるＴＦＰプロセス）で製造される部品に対し、より早いものとし、低い圧力で実行し、及び／又は低い温度で実行することができる。
【００５４】
ＴＦＰプロセスは、プリフォームのパターンに形状（例えば、円形、楕円形、あるいは真っ直ぐあるいは湾曲した側部を有する単純な多角形）を形成するために用いることもできる。強化フィラメントは、連続したものとし、あるいはこれらの特徴部分を形成する際に切断しないものとすることができる。例えば、ＴＦＰプロセスは、形状のパターンの内部のキャリア材に混繊糸を付着させるために用いることができる。形状の内部領域は、混繊糸無しとすることができる。形状の内部領域は、空所、すなわち混繊糸及びキャリア材の空隙とすることができ、あるいはキャリア材だけを含むことができる。形状の外周部は、形状の外周部の周りに配置された連続する混繊糸から形成することができる。形状の内部のキャリア材をプリフォームから切断し、プリフォームを貫通する開口を作製することができる。その切断は、プリフォームを複合部品に一体成形する前にあるいはその後になすことができる。いずれの場合においても、形状は、完成した複合部品を貫通する開口を形成することができる。
【００５５】
言い換えると、複合プリフォームは開口、あるいは開口を作製するために構成された部分を含むことができる。開口は、開口の外周部の周りに接線方向に配向された強化フィラメントによって形成することができる。開口は、開口の外周部に沿って配置された連続する混繊糸によって形成することができる。一旦複合部品が一体成形されてその後の任意のポスト一体成形プロセスが完了すると、複合部品は開口を含むことができ、強化フィラメントはその開口の外周部に沿って配置されて切断されておらず、かつ熱可塑性材料は強化フィラメントを包囲する連続マトリックスを形成する。
【００５６】
対照的に、開口は、切断し、穴開けし、機械加工し、あるいは類似の方法で加工され、強化フィラメントの一つあるいは複数のシートから製作（例えば、積層）されたプリフォームの織られた強化フィラメントを貫通する。切断作業は、一体成形の前のプリフォームに、あるいは複合部品を一体成形した後（例えば、モールド成形の後）の複合部品に、直接実行することができる。開口をいつ、あるいはどのように切断するかに関わらず、この方法で部品を切断して貫通する開口は、プリフォームの強化フィラメントを切断し得る。このことは、プリフォームの内部の繊維構造の不連続に帰着して、応力あるいは機械的な負荷を部品全体に伝達する能力を低下させ得る。このことは、この方法で構成されて完成した複合部品の強度を低下させる。混繊糸から製造された複合部品の強度は、プリフォームの体積の全体にわたる混繊糸、特に強化フィラメントの連続した配置及び実質的な整列に由来し得る。混繊糸は、あるパターンで形成することができる。そのパターンは、グループ化された複数の強化フィラメントを含むことができ、かつそのグループの強化フィラメントの主要な寸法（例えば、長さ）は共通の経路に沿って配向することができる。共通の経路は、パターンの特徴、例えば端部、開口、リブ、及び類似のものに整列させることができる。共通の経路は、部品を使用する際の力束の方向に整列させることができる。
【００５７】
従って、前述したように開口を作製すべくキャリア材を取り除くときに、混繊糸から製造された複合部品が経験する強度の低下は、最小であり、あるいは全くない。強化フィラメント材料をキャリア材として用いることができるにもかかわらず、その目的は複合部品プリフォームを形成する間に混繊糸を支持することであるので、部品の強度に対するその貢献は、混繊糸の強化フィラメントによりもたらされる強度より小さいものとなり得る。
【００５８】
プリフォームが一旦完成すると、複合部品は、圧縮／圧密プロセス（例えば、モールド成形）を用いて一体成形することができる。例えば、繊維プリフォーム（及び、もし有れば追加の層）は、繊維プリフォームの形状とぴったり合う形状、あるいは完成した複合部品の形状に相当する形状を有するモールドに挿入することができる。次いで、プリフォームは指定された温度まで加熱してプリフォームの内部の樹脂の粘性を低下させることができる。一旦温度が熱可塑性樹脂のガラス転移温度あるいは融解温度に達すると、熱可塑性樹脂は軟化し、溶融し、かつ移動し始める。
【００５９】
軟化したポリマー樹脂はプリフォームの内部の強化フィラメントの間の空隙に移動し、あるいは流れ、従って強化フィラメントの表面を包囲してそれに結合する。このようにして、複合材は、熱可塑性樹脂マトリックスの内部に包囲された強化フィラメントを含む。プリフォームは指定された圧力に圧縮し、例えばプレスして部品に混入し得る空気を絞り出し、このようにして空隙を取り除く。プリフォームの圧力及び温度は、選択された時間の間、少なくとも一部において、維持して、強化フィラメントに対する樹脂の充分な浸漬及び結合並びに部品の一体成形を確実にすることができる。次いで、圧縮圧力を維持しながらプリフォームの温度を低下させて、熱可塑性樹脂が冷却して凝固するときに最終的な部品の形状を保持することができる。プリフォームの温度が熱可塑性樹脂のガラス転移温度あるいは融解温度以下に一旦低下すると、部品を圧縮装置（例えば、モールド）から取り除きあるいは取り出すことができ、かつ部品を室温へと冷却することができる。
【００６０】
複合部品が一旦成形されると、その部品をポスト一体成形処理、あるいは仕上げ処理して、完成した複合部品を成形することができる。ポスト一体成形処理の作業には、部品からの材料の除去、及び／又は化学的に、機械的に、及び／又は熱的に部品を改質することを含めることができる。例えば、ポスト一体成形処理には、研磨ブラスト処理、分断、バフ仕上げ、バニシング、切断、ドリル穿孔、エッチング、腐食、研磨、インデンティング、機械加工、マーキング、磨き、サンディング、スコアリング、シェーピング、ねじ切り、トリミング、タンブリング、加振、及び／又はそれ以外の表面処理を生じさせること、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含めることができる。ポスト一体成形処理の作業には、部品に材料を追加することを含めることができる。例えば、ポスト一体成形処理には、密封剤、上塗り、塗料、機能的な層、マーキング、及び／又は部品に対する他の表面添加剤、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、のような塗装の追加（すなわち、塗布）を含めることができる。コーティングのタイプには、耐摩耗性、接着剤、抗菌物質、触媒、装飾、電気的あるいは熱的伝導性、電気的あるいは熱的非伝導性、感光性、非接着剤、光学的、プライマ、紫外線保護薬、防水、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含めることができる。
【００６１】
ポスト一体成形プロセスが終了した後、複合部品は任意の用途に用いることができ、比強度が高い部品を用いることができる。これらの複合材は、航空宇宙、自動車、船舶、建築、家電、スポーツ及びレクリエーション、医療、補綴及び類似の産業に用いることができる。例えば、これらの複合材は、ノイズシールド、フロントエンドモジュール、座席構造体、計器盤キャリア、ルーフラック、バンパービーム、膝支持材、ホイールウェル、バッテリートレイ、トランク／後部貯蔵容器、及びドアハードウェアモジュールを含む自動車部品、シートバックトレイ及び支持体、シートフレーム、ブラケット及び支持体、機体、負荷壁、隔壁、床、貯蔵箱、天井、及び類似のものを含む飛行機及びヘリコプターの部品、ブラケット、手すり、装飾要素、及び類似のものを含む建築部品、体育館機器、自転車、ゴルフクラブ、ラケット、バット及び類似のものを含むスポーツ及びレクリエーション商品、ノートパソコン、タブレット、携帯電話、個人用データ補助装置（ＰＤＡ）、携帯型ＭＰ３プレーヤ、パーソナルエンターテインメント装置、及び類似のものを含む家電製品、フレーム、マスト、手すり、貯蔵箱、ハッチ及び類似のものを含む船舶部品、骨代替物、骨支持体、診断装置、関節代替物、医療機器、矯正器具、人工装具、及び類似のものを含む医療装置、及び高い比強度を有する部品を用いることができる任意の用途に用いることができる。
【００６２】
図１は、強化フィラメント２０、及び熱可塑性樹脂フィラメント４０を含む混繊糸のトウ１０を図示している。フィラメントは任意の形状とすることができる。フィラメントは全体的に円柱状の形状であるとして図１に図示されている。熱可塑性樹脂フィラメント４０は、様々なサイズ（太さ、あるいはこの場合は直径）を有するものとして図示されている。混繊糸のトウ１０の長さ（Ｌ）は、ｌ−軸方向に沿って測定することができる。混繊糸のトウ１０の太さ及び各フィラメントの個々の太さは、ｔ−ｘ平面内の任意の方向で横断面にわたる最も長い線として、ｔ−ｘ平面において測定することができる。
【００６３】
図２は、図１の混繊糸のトウ１０の、ｔ−ｘ平面におけるＡ−Ａ断面を図示している。熱可塑性樹脂フィラメント４０及び強化フィラメント２０は、任意の断面形状を有することができる。図２において、フィラメントの断面形状は円形である。フィラメントはｔ−ｘ平面で測定するときに、さまざまな太さを有することができる。熱可塑性樹脂フィラメント４０は、混繊糸のトウ１０の強化フィラメントの間で、断面領域の全体にわたって分布させることができる。混繊糸のトウ１０の外周は任意の形状とすることができる。
【００６４】
図３は、混繊糸のトウ１０を用いて製造されたＴＦＰプリフォーム６０の写真である。混繊糸のトウ１０のフィラメントは、混繊糸のトウ１０のフィラメント７０の平行な配向で判るように、ＴＦＰプリフォーム６０の全体にわたって特定の配向に配置することができる。混繊糸のトウ１０は、本体８０を横切るパターンの形状の全体にわたり、実質的に連続させて配置することができる。混繊糸のトウ１０は、部品を使用する際に部品中の一つあるいは複数の方向に作用し得る安定状態の力束（７２、７３）（例えば、力束７２及び７３を表する矢印によって示されている方向）の方向に平行に延びることができる。混繊糸のトウ１０のフィラメントの配向は、ＴＦＰプリフォーム６０の全体にわたって変化することができる。例えば、第１の部分１１０は部品を使用する際の第１の力束７２の方向と平行に配向されるフィラメントを有することができ、第２の部分１２０は部品を使用する際の第２の力束７３と平行に配向されるフィラメントを有することができる。第３の部分１３０は、例えば第１の力束７２あるいは第２の力束７３の方向と交差し得る方向といった、他の方向に配向されるフィラメントを有することができる。混繊糸のトウ１０は、本体８０の端部において向きを変えるときにループ９０に形成することができる。熱可塑性フィラメント７４は、混繊糸のトウ１０をキャリア材７６に付着させることができる。熱可塑性フィラメント７４は、ＴＦＰプリフォーム６０の全体にわたって間隔を開けて配置することができる。混繊糸のトウ１０は、ＴＦＰプリフォーム６０の全体にわたって連続したものとすることができ、かつ始端７８と終端７９を有することができる。
【００６５】
図４は、図３の写真の部分１００をクローズアップしたものである。ループ９０は、ＴＦＰプリフォーム６０の端部に沿っていることが判る。熱可塑性フィラメント７４は、ＴＦＰプリフォーム６０のパターンにおけるキャリア層７６に混繊糸のトウ１０を保持していることが判る。熱可塑性樹脂フィラメント４０及び強化フィラメント２０のグループは、混繊糸のトウ１０の内部で混繊させることができる。
【００６６】
他の方法で製造した部品とは異なり、開口は、一体成形の前にあるいはポスト一体成形の作業において、複合部品から強化フィラメント材料を貫通してカットしあるいは機械加工する必要がない。むしろ、開口は、混繊糸のトウの配置によって形成することができる。混繊糸は、強化フィラメントを切断しあるいは傷付けずに、その後の作業において取り除くことができる裸のキャリア材の円形部分を残しつつ、円形パターンでキャリア材に付着させることができる。
【００６７】
一実施例においては、ステッチングマシンを用いて、混繊糸プリフォームを熱可塑性樹脂のキャリア材に付着させた。プリフォームの厚みは４ミリメートルであった。プリフォームは、プリフォームの周辺端部に沿ってキャリア材を手作業でカットすることにより、周囲のキャリア材から取り除いた。プリフォームを、相補的に形作られた金属モールド内に位置決めした。モールドを１３８０キロパスカル（ｋＰａ）（１平方インチにつき２００ポンド（ＰＳＩ））まで加圧すると共に、摂氏３１６度（華氏６００度）まで加熱し、かつこの状態に保持した。約２０分後、モールド温度の設定値を摂氏１７７度（華氏３５０度）に低下させたが、圧力は１３８０ｋＰａに維持した。モールドの温度が熱可塑性樹脂のガラス転移温度摂氏２１４度（華氏４１７度）より低下すると、モールドを開放して部品を取り除いた。摂氏２２度（華氏７２度）の室温に冷えると、部品の構造的な完全性についてテストした（降伏強さ、極限強さ、硬度、及びモジュラステスト）。構造試験の結果は、織って作った強化フィラメント織物の層と熱可塑性材料の層を摂氏３７１度（華氏７００度）及び１３８０ｋＰａで３０分積層して製造された同一形状の部品についての極限強さ及びモジュラスの結果に部品が一致しあるいは上回ることを示した。
【００６８】
実施形態１：部品を成形する方法であって、混繊糸により一つのパターンを形成することであり、混繊糸が熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメント及び強化材料から形成された強化フィラメントを含んでおり、かつ強化材料が熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度又は分解温度又はそれらの両者を有しており；パターンをキャリア材に付着させてプリフォームを形成すること；及び、プリフォームを用いて部品を成形すること、を含む方法。
【００６９】
実施形態２：混繊糸は、熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメントと強化材料から形成された強化フィラメントとからなり、強化材料は、熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度及び／又は分解温度を有している、実施形態１に記載の方法。
【００７０】
実施形態３：プリフォームをモールド内に配置し、プリフォームを加熱して、熱可塑性樹脂フィラメントを溶融させて強化フィラメントを浸潤させる熱可塑性樹脂マトリックスを形成し、一体成形されたプリフォームを形成することを含む、実施形態１又は２に記載の方法。
【００７１】
実施形態４：熱可塑性樹脂マトリックスが強化フィラメントを湿潤させ、かつ熱可塑性樹脂マトリックスが冷えるときに、大気圧を超える圧力下にプリフォームを保持することを更に含む、実施形態３に記載の方法。
【００７２】
実施形態５：一体成形されたプリフォームをモールド内に挿入すること；及び、一体成形されたプリフォーム上に樹脂を射出成形することを更に含む、実施形態３又は４に記載の方法。
【００７３】
実施形態６：二つあるいはより多くのプリフォームを積層すること、プリフォームを加熱し、熱可塑性樹脂フィラメントを溶融させて強化フィラメントを浸潤させる熱可塑性樹脂マトリックスを形成して、一体成形された積層体を形成すること、を更に含む実施形態１又は２に記載の方法。
【００７４】
実施形態７：一体成形された積層体をモールドに挿入し、かつ一体成形された積層体の上に樹脂を射出成形することを更に含む、実施形態６に記載の方法。
【００７５】
実施形態８：混繊糸は、熱可塑性樹脂フィラメント及び強化フィラメントから、編み組み、撚り、紡績、ラッピング、エア交絡、機織り、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せにより形成される、実施形態１乃至７のいずれか一つに記載の方法。
【００７６】
実施形態９：付着させることは、縫い合わせ、スポット溶着、超音波溶着、熱かしめ、接着剤堆積、あるいは前述したもののうちのなくとも１つを含む組合せ、を含む実施形態１乃至８のいずれか一つに記載の方法。
【００７７】
実施形態１０：付着させることは、キャリア材に縫い合わせられた固定糸によりキャリア材の上の所定の場所に混繊糸を保持することを含む、実施形態１乃至９のいずれか一つに記載の方法。
【００７８】
実施形態１１：混繊糸の内部における熱可塑性フィラメント及び強化フィラメントの分布を調整することを更に含む実施形態１乃至１０のいずれか一つに記載の方法。
【００７９】
実施形態１２：プリフォームからキャリア材を切り取ることを含む、実施形態１乃至１１のいずれか一つに記載の方法。
【００８０】
実施形態１３：強化フィラメントを傷付けずに部品の開口を形成することを更に含む、実施形態１乃至１２のいずれか一つに記載の方法。
【００８１】
実施形態１４：強化フィラメントの一部が、開口の外周に沿って、開口の縁部に対し接線方向に配置される、実施形態１３に記載の方法。
【００８２】
実施形態１５：実施形態１乃至１４のいずれか１項に記載の方法により成形される複合部品。
【００８３】
実施形態１６：複合部品であって、強化フィラメントのパターンであり、使用するときに、部品は力束を有しており、かつ強化フィラメントが力束に沿って整列している、パターンと；熱可塑性樹脂マトリックスとを含み；強化フィラメントは、熱可塑性樹脂マトリックスの熱可塑性材料とは異なる強化材料から形成されており、強化フィラメントは、熱可塑性樹脂マトリックスより固くかつより高い引張強度であり、かつ熱可塑性樹脂マトリックスが強化フィラメントに結合されている、複合部品。
【００８４】
実施形態１７：強化フィラメントが部品の全体にわたって実質的に連続している、実施形態１５又は１６に記載の複合部品。
【００８５】
実施形態１８：複合部品を貫通する開口を含むと共に、強化フィラメントの一部が、開口の外周に沿って、開口の縁部に対し接線方向に配置される、実施形態１５乃至１７のいずれか一つに記載の複合部品。
【００８６】
実施形態１９：強化フィラメントは、炭素、ガラス、アラミド、バサルト繊維、液晶ポリマー、高強度ポリマー、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せを含む、実施形態１６乃至１８のいずれか１項に記載の複合部品。
【００８７】
実施形態２０：熱可塑性樹脂フィラメントは、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニル、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、アクリル、ナイロン、熱可塑性ポリウレタン類、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、シクロオレフィン共重合体、サーモトロピックポリエステル、又は前述したもののうち少なくとも１つを含む組合せ、を含む実施形態１５乃至１９のいずれか１項に記載の複合部品。
【００８８】
実施形態２１：複合プリフォームであって、キャリア材；及び混繊糸；を含み、混繊糸は、熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメント及び強化材料から形成された強化フィラメントを含んでおり；強化フィラメントは、熱可塑性樹脂フィラメントより固くかつ高い引張強度を有しており；かつ混繊糸は、あるパターンでキャリア材に付着されている、複合プリフォーム。
【００８９】
実施形態２２：パターン状の混繊糸が実質的に連続している、実施形態２１に記載の複合プリフォーム。
【００９０】
実施形態２３：強化材料が、炭素、ガラス、アラミド、バサルト繊維、石英、ホウ素、セルロース、天然繊維、液晶ポリマー、高強度ポリマー、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組み合わせ、を含む実施形態２１又は２２に記載の複合プリフォーム。
【００９１】
実施形態２４：熱可塑性材料は、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリオキシメチレン、ポリ（ｐ−フェニレンエーテル）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニル、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、アクリル、ナイロン、熱可塑性ポリウレタン類、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、シクロオレフィンコポリマー、サーモトロピックポリエステル、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含む実施形態２１乃至２３のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９２】
実施形態２５：キャリア材は、熱可塑性樹脂、強化フィラメント、あるいは前述したもののうちの少なくとも一つを含む組み合わせ、を含んでいる、実施形態２１乃至２４のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９３】
実施形態２６：キャリア材が熱可塑性樹脂を含んでいる、実施形態２１乃至２５のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９４】
実施形態２７：キャリア材が強化フィラメントを含んでいる、実施形態２１乃至２６のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９５】
実施形態２８：固定糸を更に含み、固定糸は、熱可塑性樹脂フィラメント、強化フィラメントあるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含む実施形態２１乃至２７のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９６】
実施形態２９：固定糸が熱可塑性樹脂フィラメントを含んでいる、実施形態２８に記載の複合プリフォーム。
【００９７】
実施形態３０：混繊糸の太さは０．１ミリメートルから５ミリメートルであり、太さは、糸のｔ−ｘ平面における横断面にわたり最も長い直線寸法に沿って測定される、実施形態２１乃至２９のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９８】
実施形態３１：混繊糸はプリフォームの全体にわたって連続している、実施形態２１乃至３０のいずれか１項に記載の複合プリフォーム。
【００９９】
全般的に、本発明は、本明細書に開示されているあらゆる適切な要素を代わりに含み、構成され、あるいは本質的に構成することができる。本発明は、加えてあるいは代わりに、従来技術の組成に用いられている、あるいは本発明の機能及び／又は目的の達成にとってさもなければ必ずしも必要でない、任意の成分、材料、原料、補助剤あるいは化学種を、欠いているあるいは実質的に含まないように調製することができる。
【０１００】
本明細書に開示されている全ての範囲は端点を含んでおり、かつそれらの端点は互いに独立して組み合わせることができる（例えば「最高で２５重量％、あるいは、より具体的には５重量％から２０重量％」の範囲は、端点を含むと共に「５重量％〜２５重量％」の範囲の全ての中間値を含む）。「組合せ」は、配合物、混合物、合金、反応生成物、及び類似のものを含む。更にまた「第１に」「第２に」及び類似のものといった用語は、本明細書においては如何なる順序、量あるいは重要性を意味せず、一方の要素を他方から示すために用いられる。本明細書における用語「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は量の限定を意味しておらず、かつ本明細書に示されないあるいは明らかに文脈により否定されない限り単数及び複数の両方をカバーするものと解釈される。本明細書で用いられる接尾辞「（ｓ）」は、それが修飾する用語の単数及び複数の両方を含むことが意図されており、それによってその用語の一つあるいは複数を含む（例えば、フィルム（ｆｉｌｍ（ｓ））は一つあるいは複数のフィルムを含む）。明細書の全体にわたる「一実施形態」、「他の実施形態」、「実施形態」及びその他への参照は、実施形態との関係において記載されている特定の要素（例えば、特徴、構造及び／又は特性）が本明細書に記載されている少なくとも一つの実施形態に含まれると共に、他の実施形態に存在することができるあるいは存在することができないことを意味する。加えて、ここで理解されるべきことは、記載されている要素が様々な実施形態において任意の好適な方法で組み合わせ得ることである。
【０１０１】
特定の実施形態を記載してきたが、現在は予測されない代替物、修正、変形、改良、及び実質的な等価物は、出願人あるいは他の当業者に生じ得るところである。従って、出願時の及び補正され得る添付の請求の範囲は、全てのそのような代替物、修正、変形、改良、及び実質的な等価物を包含することが意図されている。
【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】
部品を成形する方法であって、
混繊糸（１０）によりパターンを形成することであり、前記混繊糸（１０）が熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメント（４０）及び強化材料から形成された強化フィラメント（２０）を含み、かつ前記強化材料が前記熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度及び／又は分解温度を有すること；
前記パターンをキャリア材に適合繊維配置プロセスで縫い付けることにより付着させてプリフォーム（６０）を形成すること；及び、
前記プリフォーム（６０）を用いて前記部品を成形すること、を含み、
前記混繊糸（１０）の太さは０．１ミリメートルから５ミリメートルであり、前記太さは、前記糸のｔ−ｘ平面における横断面にわたり最も長い直線寸法に沿って測定される、方法。
【請求項２】
前記混繊糸は、熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメント（４０）と強化材料から形成された強化フィラメント（２０）とからなり、前記強化材料は、前記熱可塑性材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度及び／又は分解温度を有している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プリフォーム（６０）をモールド内に配置すること；及び、
前記プリフォームを加熱し、前記熱可塑性樹脂フィラメント（４０）を溶融させて前記強化フィラメント（２０）を浸潤させる熱可塑性樹脂マトリックスを形成して、一体成形されたプリフォームを成形すること；を含むか、
または、
二つあるいはより多くのプリフォームを積層すること、
前記プリフォームを加熱し、前記熱可塑性樹脂フィラメント（４０）を溶融させて前記強化フィラメント（２０）を浸潤させる熱可塑性樹脂マトリックスを形成し、一体成形された積層体を成形することを更に含む、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂マトリックスが前記強化フィラメント（２０）を浸潤させるとき、かつ前記熱可塑性樹脂マトリックスが冷えるときに、大気圧を超える圧力下に前記プリフォーム（６０）を保持することを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記一体成形されたプリフォームをモールドに挿入し、前記一体成形されたプリフォーム上に樹脂を射出成形することを更に含む、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記混繊糸（１０）は、熱可塑性樹脂フィラメント（４０）及び強化フィラメント（２０）から、編み組み、撚り、紡績、ラッピング、エア交絡、機織り、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せにより形成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
付着させることは、縫い合わせ、スポット溶着、超音波溶着、熱かしめ、接着剤堆積、あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含んでいる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
付着させることは、前記キャリア材に縫い合わせられた固定糸により前記キャリア材の上の所定の場所に前記混繊糸（１０）を保持することを含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記混繊糸における熱可塑性フィラメント（４０）及び強化フィラメント（２０）の分布を調整することを更に含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記強化フィラメント（２０）を傷付けずに前記部品の開口を形成することを更に含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法により成形される複合部品。
【請求項１２】
複合部品であって、
強化フィラメントのパターンであり、前記部品は力束を有しており、かつ前記強化フィラメント（２０）が前記力束に沿って整列している、パターンと；
熱可塑性樹脂マトリックスとを含み；
前記強化フィラメント（２０）は、前記熱可塑性樹脂マトリックスの熱可塑性材料とは異なる強化材料から形成されており、前記強化フィラメント（２０）は、熱可塑性樹脂マトリックスより固くかつより高い引張強度であり、かつ前記熱可塑性樹脂マトリックスが前記強化フィラメント（２０）に結合され、
前記混繊糸（１０）の太さは０．１ミリメートルから５ミリメートルであり、
前記太さは、前記混繊糸（１０）のｔ−ｘ平面における横断面にわたり最も長い直線寸法に沿って測定される、複合部品。
【請求項１３】
前記強化フィラメント（２０）が前記部品の全体にわたって実質的に連続している、請求項１２に記載の複合部品。
【請求項１４】
前記複合部品を貫通する開口を含むと共に、
前記強化フィラメント（２０）の一部が、前記開口の外周に沿って、前記開口の縁部に対し接線方向に配置される、請求項１２又は１３に記載の複合部品。
【請求項１５】
前記熱可塑性樹脂フィラメントは、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニル、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、アクリル、ナイロン、熱可塑性ポリウレタン類、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、シクロオレフィン共重合体、サーモトロピックポリエステル、又は前述したもののうち少なくとも１つを含む組合せ、を含む請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の複合部品。
【請求項１６】
複合プリフォームであり、
キャリア材；及び、
混繊糸（１０）；を含み、
前記混繊糸（１０）は、熱可塑性材料から形成された熱可塑性樹脂フィラメント（４０）及び強化材料から形成された強化フィラメント（２０）を含んでおり；
前記強化フィラメント（２０）は、前記熱可塑性樹脂フィラメント（４０）より固くかつより高い引張強度を有しており；かつ
前記混繊糸（１０）は、あるパターンで前記キャリア材に付着され、
前記混繊糸の太さは０．１ミリメートルから５ミリメートルであり、
前記太さは、前記糸のｔ−ｘ平面における横断面にわたり最も長い直線寸法に沿って測定される、複合プリフォーム。
【請求項１７】
前記パターンの前記混繊糸（１０）が実質的に連続している、請求項１６に記載の複合プリフォーム。
【請求項１８】
固定糸を更に含み、前記固定糸は、熱可塑性樹脂フィラメント（４０）、強化フィラメント（２０）あるいは前述したもののうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含んでいる請求項１６又は１７に記載の複合プリフォーム。
【請求項１９】
前記混繊糸（１０）は、前記プリフォームの全体にわたって連続している、請求項１６又は１７に記載の複合材部分プリフォーム。
【国際調査報告】
2017513733.tif 000007
2017513733.tif 000008
2017513733.tif 000009